Những chớp sóng vô tuyến bí ẩn từ thiên hà xa xôi vừa giúp các nhà khoa học giải quyết bí ẩn kéo dài hàng thập kỷ – nơi trú ngụ của 50% vật chất thông thường trong vũ trụ.
Sau 30 năm truy lùng, các nhà thiên văn cuối cùng đã xác định được vị trí của “vật chất mất tích” – thứ chiếm tới một nửa số nguyên tử thông thường trong vũ trụ. Bằng cách phân tích Fast Radio Bursts (FRBs) – những chớp sóng radio cực mạnh phát ra từ các thiên hà cách Trái Đất hàng tỷ năm ánh sáng, nhóm nghiên cứu đã “cân” được lớp sương mù vật chất vô hình giữa các thiên hà.
Bí ẩn kéo dài: “Nửa vũ trụ” biến đi đâu?
Khác với vật chất tối (chiếm 85% vũ trụ), vật chất thông thường (gồm proton, neutron) từ lâu đã được giới khoa học hiểu rõ. Thế nhưng, khi tính toán tổng khối lượng các ngôi sao, hành tinh và khí gas quan sát được, con số chỉ bằng một nửa so với dự đoán lý thuyết.
“Vật chất thiếu hụt không biến mất, chúng chỉ trốn trong những đám mây gas cực loãng giữa các thiên hà – nơi quá mờ để kính viễn vọng thông thường phát hiện” – tiến sĩ Liam Connor (Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvard-Smithsonian), trưởng nhóm nghiên cứu, giải thích.
FRBs: “Đèn pin” xuyên vũ trụ
FRBs – những vụ nổ năng lượng mạnh gấp hàng triệu lần Mặt Trời trong vài mili giây – đã trở thành công cụ đắc lực. Khi xuyên qua môi trường liên thiên hà (IGM), sóng radio bị chậm lại do tương tác với electron. Bằng cách đo độ trễ này từ 69 FRBs (trong đó có FRB 20230521B xa nhất từ trước đến nay – 9,1 tỷ năm ánh sáng), nhóm nghiên cứu đã lập bản đồ phân bố vật chất:
- 76% ẩn trong IGM
- 15% ở quầng sáng quanh thiên hà
- 9% trong các ngôi sao và khí gas lạnh
“Giống như bạn nhìn thấy bóng người in trên tường. Dù không thấy trực tiếp, bạn vẫn biết họ đang đứng đó” – giáo sư Vikram Ravi (Viện Công nghệ California) ví von.
Bước tiến vũ trụ học
Phát hiện này không chỉ khớp với mô phỏng máy tính về “mạng lưới vũ trụ” (cosmic web), mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới:
- DSA-2000 – kính viễn vọng radio sắp xây dựng tại Nevada – có thể phát hiện 10.000 FRBs/năm
- Giải mã nguồn gốc FRBs – một trong những bí ẩn lớn nhất thiên văn học
- Hiểu rõ hơn quá trình hình thành thiên hà
Nghiên cứu công bố trên Nature Astronomy ngày 16/6 đã chính thức “đóng sổ” một trong những bài toán lâu đời nhất vũ trụ học. Nhưng với các nhà khoa học, đây mới chỉ là khúc dạo đầu cho hành trình khám phá bản chất thực sự của không gian giữa các vì sao.
“FRBs giống như những chiếc máy CT quét vũ trụ. Chúng tôi vừa học được cách đọc kết quả chụp” – Connor hào hứng chia sẻ. Trong tương lai gần, những “thông điệp radio” từ rìa vũ trụ có thể tiếp tục làm sáng tỏ các bí mật khác về cấu trúc vĩ mô của không-thời gian.