Vật chất tối và thông tin pps

Vật chất tối và thông tin
Trong vật lý thiên văn, thuật ngữ vật chất tối chỉ đến một loại vật chất
giả thuyết trong vũ trụ, có thành phần chưa hiểu. Vật chất tối không phát ra
hay phản chiếu đủ bức xạ điện từ để có thể quan sát được bằng kính thiên
văn hay các thiết bị đo đạc hiện nay, nhưng có thể nhận nó ra vì những ảnh
hưởng hấp dẫn của nó đối với chất rắn và/hoặc các vật thể khác cũng như
với toàn thể vũ trụ. Dựa trên hiểu biết hiện nay về những cấu trúc lớn hơn
thiên hà, cũng như các lý thuyết được chấp nhận rộng rãi về Vụ Nổ Lớn, các
nhà khoa học nghĩ rằng vật chất tối là thành phần cơ bản chiếm tới 70% vật
chất trong vũ trụ.
Các nhà khoa học đã nhận ramột số hiện tượngmà hợp vớisự tồn tại của
vật chất tối, baogồmtốc độ quay của các thiên hà và tốc độ quỹ đạocủa những
thiên hàtrong cụm;thấu kính hấp dẫn các thiên thể phía sau bởi những cụmthiên
hà như là BulletCluster;và kiểu phân phối nhiệt độ của khí nóng ở các thiên hà và
cụm thiên hà.Vật chất tối cũng có vai trò quantrọng đốivới sự tạo thành cấu trúc
và sự tiến hóa thiên hà, và có ảnh hưởng đo được đến tính không đẳng hướng
(anisotropy) củabức xạ phông vi sóngvũ trụ. Các hiện tượng này chỉ rằng vậtchất
quan sát thấyđược trong cácthiên hà, các cụm thiên hà, vàcả vũ trụ mà có ảnh
hưởngđến bứcxạ điện từ chỉ là mộtphần nhỏ của tất cả vật chất: phần còn lại
được gọi là "thành phần vật chất tối".
Hình dungvề tỷ lệ thành phần vũ trụ: năng lượng tối 73%,vật chất tối23%, khí
Hidro, Helitự do, các sao,neutrino,thànhphần chấtrắn vàcác phần còn lại
4%Thànhphầncủa vật chất tốichưa đượchiểu,nhưng có thể bao gồm những hạt
sơ cấp mới nghĩ đến, như là WIMP, axion,và neutrinothường vànặng; cácthiên
thể như là saolùn trắngvà hànhtinh (được gọichung là MACHO,massivecompact
halo object);và đám khí không phátra ánh sáng. Bằngchứnghiện hành ủnghộ các
mô hình cho rằng thànhphần chínhcủa vật chất tối lànhững hạt sơ cấp chưa gặp,
được gọi chung là "vật chất tối thiếu baryon".Cũngcó thể xếp hố đen vào một dạng
vật chất tối.
Lần đầutiên tìm thấy vật chất tối:
Bằng chứng trực tiếp đầu tiênvề vật chất tốivừa được các nhà thiênvăn côngbố,

mặc dùhọ vẫn mơ hồ về thành phần tạo nên thứ chất liệu maquái này.
Ảnh của đài quansát tia XChandra cho thấy,chòm thiên hà1E 0657-56, hayBullet
Cluster,hình thànhsauvụ va chạm dữ dội của haiđám thiên hà. Màu hồng là khí
nóngcủa chòm, chứachủ yếu vật chất thường. Hầu hết khối lượng củachòm biểu
hiện bằng màu xanh, chủ yếu chứavật chất tối. Sự tách biệt rõ rànggiữa vật chất
thường và vật chấttối như vậy chưa từng được quansát trước đây, và là bằng
chứng chắc chắn nhấtcho thấy hầu hết vật chất trong vũ trụ ở dạng "tối". Ảnh:
NASA.
Quan sát đượcrút ra từ việc cân đo cẩnthậncác ngôisao và khí toả ra trong một
vụ vachạm dữ dội và bạolực nhất giữa các thiên hà được biết tới nay.
Đó là cuộc đụngđộ giữa hai đám thiênhà, trong sự kiện có tên gọi BulletCluster
(1E 0657-56). Cuộc đụng độ khiến cho các vìsao và vậtchất tối của những thiên hà
đi xuyên tách rời nhau, trongkhi nhữngkhối khí liên hành tinhgiữachúng vavào
nhau và đichậm lại.
"Trongmột thiên hà điển hình,tất cả vật chất chiếm cứ một không gianduy nhất",
tiến sĩ vật lý thiên vănMaxim Markevitchtừ Trung tâmVật lý thiên thể Harvard-
Smithsonian, Mỹ, phát biểu.
"Trongtrường hợpnày, khí và các thiên hà lại bị tách rời. Cácthiên hà bayxuyên
qua nhautrongkhi các đám mây khícủa chúng lại khôngdi chuyển dễ dàng như
vậy".
Hãy hìnhdung,điều đó giống như cú va chạm ở tốc độ hàng triệu dặm mỗi giờ giữa
hai cáibánh đúc rắc lạc lớn, với các ngôi sao và vật chất tối là nhữnghạt lạc, còn
bột bánh đúcđại diện cho các khối khí. Các hạt lạc sẽ lao xuyên quanhau (vớirất ít
sự đụngđộ giữa các hạt lạc), trong khi bột bánh đúcsẽ quấn vào nhauở giữa.
Kết quả là chúng tạothành những mảng khác nhau trong không gian:mộtchứa
toànkhí nóng đang cuộn lấy nhau và hai mảng còn lại ở haibên chỉ chứa toàn vật
chất tối và các vì sao trong những thiên hà thấyđược.
Khi "cân" khối lượngtổng củavùngsáng nơi hainhómthiên hà đụng độ,các nhà
nghiêncứu nhận thấy nó nặnghơn nhiều so với khối lượng của các ngôisao và của
các khối khí liên hànhtinh. Như vậy, phần chênh lệch còn lại nhất định phải là vật

chất tối.
"Điều này chứng minh mộtcách đơn giản và trực tiếp rằng vật chất tối tồntại",
Markevitch nói.
Đến nay, sự tồn tại củavật chất tối được suyra từ thực tế là các thiên hà chỉ có đủ
1/5 số vật chất cần thiết(dưới dạng thấy được)để tạo ra lực hấp dẫn giữ cho
chúng trong trạng thái ổn định.
Như vậy, phầncòn lại ắt phải vô hình trước cáckính thiên văn,hay còngọi là"tối".
Việc quansátthấy BulletCluster khônggiải thích được vật chấttối là gì, nhưng
chúng cungcấp một dấu vết khá chắc chắn, các nhà nghiêncứu nhận định.
Dường như các hạt vật chất tối,dù làgì chăng nữa, cũnghànhxử giống với cáchạt
lạc hơn là bột bánh đúc: chúng hoặc là phânbố rất xa nhau, giốngnhư các vì sao,
hoặc cónhững cách thứckhácđể tránh vachạmvới nhau
Bằng chứng mớivề vật chất tối quanh các thiên hànhỏ:
Kính viễnvọng khônggian Hubblecủa NASA vừa mới phát hiện ra một bằng chứng
thuyết phục mớirằng các thiên hà đượcbao quanh bởi các quầngvật chất tối.
Quan sát vùng trungtâm sôi độngcủa cụm thiên hà Perseus, kính viễn vọng
Hubble phát hiện quần thể lớn bao gồm cácthiên hà nhỏ vẫn còn nguyên vẹn trong
khi các thiênhà lớn hơnnằm xungquanh chúnglại bị xé ráchbởi lực kéo từ các
thiên hàhàng xóm. Kết quả nghiên cứu được đăng tải trên số ra ngày 1tháng 3, tờ
Monthly Noticesof the Royal AstronomicalSociety.
Vật chất tối là dạng vật chất khôngquan sátđược chiếm đaphần khối lượng củavũ
trụ. Các nhà thiên văn học đã kết luận có sự tồn tại của vật chất tối bằng cách quan
sát lựchút của nó đốivới các vật chất bìnhthường bao gồmcác ngôi sao,khí và bụi.
Những hình ảnh mà kính viễn vọngHubble chụpđược đã cung cấp thêm bằng
chứng rằng cácthiên hàkhôngbị quấy rối đượcbao bọc bởi tấm màn vật chấttối.
Chínhtấm mànnày đã bảo vệ chúng khỏi những kẻ hàng xóm thôlỗ. Nhà thiên văn
học ChristopherConselicethuộcĐại học Nottinghamkiêmngười chỉ đạo các quan
sát của Hubblecho biết: “Chúngtôi rất ngạcnhiên khi phát hiện thấy có rất nhiều
thiên hàlùn nằm trong vùng trungtâm củacụm trôngrất tròn trịa,yên bình, chúng
khôngcó bấtcứ một dấu tích nào của hiện tượngbị quấy rối.Các thiênhà lùn này

rất giàvà tồn tại trong cụm thiên hà từ lâu. Dođó nếu cóbất cứ hiện tượng nào
phá rối chúng thìnó phải xảy ra vào thời điểm này. Chắc chắc vật chất tối đã thống
trị các thiên hà đó”.
Các thiên hà lùncó thề có chứalượng vật chất tối nhiều hơn các thiên hà xoắn ốc.
Conselicechobiết: “Với kết quả này, chúng ta không thể nói chính xácliệu khối
lượng vật chất tốitrong thiênhà lùncó lớn hơnkhốilượng vật chất tốitrong thiên
hà MilkyWayhay không.Mặc dù sự thật là các thiên hà xoắn ốc có bị tàn phá,
trong khicácthiên hà lùnthì không.Điềuđó gợi ý rằng nhận địnhtrên có thể
đúng”.
Lần đầutiên đượcđề cập đến từ cách đây 80năm, vật chất tối được cho là chất keo
dính nối kết cácthiên hàvới nhau.Các nhà thiên văn học cho rằngvật chất tối tạo
nên bộ khung sốngcòncho vũ trụ, hìnhthành nên cái sườn cho sự hình thành các
thiên hànhờ vào lực hấp dẫn.Các nghiên cứu trước đó sử dụng kínhviễn vọng
Hubble và Đài quan sát tiaX Chandra(NASA)cũng phát hiện bằng chứngvề vật
chất tối trongcác cụmthiên hà đượcgọi tên là CụmBullet. Quansátmới của
Hubble tiếp tục tìmkiếm vậtchất tối trongcác thiên hà đơnlẻ.
Máy quayhiện đại chuyên dùng trongkhảosát của Hubble đã cho vào tầm ngắm
29 thiên hà lùn hình êlip trongcụmPerseus nằm cách chúngta 250 triệu năm ánh
sáng,đây cũng là một trong nhữngcụm thiênhà gần Trái Đất nhất. Trong số đó có
17 thiên hà mới.
Do vậtchất tối không thể quan sát được, cácnhà thiên văn họcnhận diện nó thông
qua bằng chứnggián tiếp. Phương pháp phổ biến nhất là xácđịnh vận tốccủa các
ngôi saohoặc nhóm cácngôi saokhi chúngchuyển độngngẫu nhiên trong thiên hà
hoặc khichúng quayquanhthiên hà. Cụm Perseusnằm quá xa các kính viễnvọng
nên rấtkhó cóthể quan sát cácngôi saoriêng lẻ cũng như xác định chuyển động
của chúng.Do đó Conselicevà nhómcủa ôngđã tạo ra mộtkỹ thuậtmới nhằm
pháthiện vật chất tối trong cácthiên hà lùn bằngcách xác địnhkhối lượng tối
thiểumà các thiên hàlùn phải đạt đượcđể có thể bảo vệ nó khôngbị phá rối bởi
các dònglực hút từ các thiên hà lớn hơn.
Nghiêncứu chitiết cácthiên hà nhỏ nói trên hoàn toàn cóthể thực hiện được với

sự hỗ trợ của máy ảnhhiện đạicủa Hubble.Conselicecùng nhóm nghiên cứu lần
đầu tiên thăm dò đượcchúng bằng kính viễnvọng WIYNđặt tại đài quansát quốc
gia Kittbên ngoài Tucson, Arizona. Nhữngquan sátđó đưa ra gợi ýrằng nhất
nhiều thiên hà tồn tại trong trạng thái yênbình, do đó có sự thống trị củavật chất
tối. Conselicenói: “Quansát tiến hànhtrên mặt đất khôngthể xác định được chắc
chắn nên chúngtôi cần những hình ảnh của kính viễn vọngHubble”.
Các thành viên khác của nhóm nghiên cứu baogồmSamanthaJ. Pennythuộc Đại
học Nottingham, SvenDe RijckethuộcĐại học Ghent tạiBỉ, và Enrico Heldthuộc
Đại họcPaduatại Italy.