In bài này
Tin tức

Các quan sát mới thực hiện trên các thiên hà đang trong giai đoạn tạo sao cách đây 10 tỷ năm cho thấy chiếm ưu thế trong khối lượng của chúng là vật chất thông thường. Vào giai đoạn sớm của vũ trụ, vật chất tối có lẽ từng đóng vai trò ít hơn nhiều so với ngày nay.

 

 

 

Chúng ta nhìn thấy vật chất thông thường (vật chất baryon) như các ngôi sao, khí phát sáng hay những đám mây bụi. Nhưng vật chất tối thì khác, loại vật chất này không phát xạ, hấp thụ hay phản chiếu ánh sáng và chúng chỉ có thể được xác định qua hiệu ứng hấp dẫn. Sự có mặt của vật chất tối có thể giải thích tại sao những phần ngoài của các thiên hà xoắn chuyển động nhanh hơn so với dự tính nếu như chỉ có vật chất thông thường mà chúng ta quan sát được.

Mới đây, một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đứng đầu bởi Reinhard Genzel làm việc tại viện vật lý ngoài Trái Đất Max Planck ở Garching (Đức) đã sử dụng kính thiên văn cực lớn VLT của ESO (Đài quan sát Nam bán cầu của châu Âu) đặt tại Chile để đo sự quay của sáu thiên hà lớn đang tạo sao cách chúng ta 10 tỷ năm ánh sáng - điều đó có nghĩa là thời điểm chúng đang tạo sao rất mạnh được quan sát này là cách đây 10 tỷ năm.

Họ đã phát hiện một điều thực sự hấp dẫn: Không như các thiên hà xoắn trong vũ trụ ngày nay (tức là các thiên hà khá gần chúng ta, khi chúng ta quan sát chúng thì đó là thời điểm chỉ cách đây vài, vài chục hay vài trăm triệu năm - trong vũ trụ học khoảng thời gian này được coi là rất gần hiện tại), vùng ngoài của các thiên hà ở xa này dường như quay chậm hơn vùng trong ở gần trung tâm. Điều này gợi ý rằng có ít vật chất tối ở đó hơn so với dự đoán.

"Thật ngạc nhiên, tốc độ quay không cố định mà giảm khi đi ra phía ngoài của các thiên hà," Reinhard Genzel - tác giả chính của bài báo đã công bố trên Nature - bình luận. "Có thể có hai nguyên nhân của việc này. Thứ nhất, hầu hết những thiên hà lớn trong vũ trụ sớm này  có sự chiếm ưu thế của vật chất thường, còn vật chất tối đóng vai trò ít hơn so với Vũ trụ địa phương của chúng ta. Thứ hai, những đĩa thiên hà sớm này hỗn loạn hơn nhiều so với các các thiên hà xoắn mà chúng ta thấy trong khu vực vũ trụ lân cận."

Hình ảnh minh hoạ so sánh tương quan giữa tốc độ quay của vùng trong và vùng ngoài thiên hà ở một thiên hà xoắn ngày nay (trái) và thiên hà xoắn cách đây 10 tỷ năm (phải).


Cả hai hiệu ứng này đều rõ rệt hơn khi các nhà thiên văn nhìn xa hơn vào quá khứ của vũ trụ. Điều này gợi ý rằng khoảng 3 tới 4 tỷ năm sau Big Bang, khí trong các thiên hà đã ngưng tụ vào các đĩa, trong khi vật chất tội kết thành quầng xung quanh với kích thước lớn và phân tán hơn. Có vẻ như vật chất tối cần thời gian dài hơn tới hàng tỷ năm để cô đặc lại, vì thế hiệu ứng mà nó gây ra chỉ thực sự chiếm ưu thế và được quan sát thấy trong tốc độ quay của các đĩa thiên hà ngày nay.

Cách giải thích này phù hợp với các quan sát cho thấy các thiên hà sớm giàu khí hơn và được đặc hơn những thiên hà ngày nay.

Sáu thiên hà được quan sát trong nghiên cứu này thuộc về một nhóm lớn hơn gồm hàng trăm đĩa tạo sao ở rất xa, được ghi hình bởi kính VLT của ESO tại Đài quan sát Paranal ở Chile. Ngoài quan sát các thiên hà độc lập, các nhà nghiên cứu còn thực hiện việc đo vận tốc quay trung bình dựa trên tín hiệu yếu ớt thu được từ các thiên hà khác. Phép đo này đã cho thấy cùng sự giảm vận tốc khi đi ra xa khỏi trung tâm các thiên hà. Ngoài ra, hai nghiên cứu khác về 240 đĩa tạo sao cũng ủng hộ phát hiện này.

Việc mô hình hoá chi tiết cho thấy mặc dù vật chất thường chiếm khoảng một nửa tổng khối lượng của các thiên hà ngày nay, nó đã thực sự chiếm ưu thế trong các thiên hà có dịch chuyển đỏ cao nhất (những thiên hà xa nhất).

Bryan
Theo Science Daily