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....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vật chất tối và thông tin Vật chất tối và thông tin Trong vật lý thiên văn, thuật ngữ vật chất tối chỉ đến một loại vật chấtgiả thuyết trong vũ trụ, có thành phần chưa hiểu. Vật chất tối không phát rahay phản chiếu đủ bức xạ điện từ để có thể quan sát được bằng kính thiênvăn hay các thiết bị đo đạc hiện nay, nhưng có thể nhận nó ra vì những ảnhhưởng hấp dẫn của nó đối với chất rắn và/hoặc các vật thể khác cũng nhưvới toàn thể vũ trụ. Dựa trên hiểu biết hiện nay về những cấu trúc lớn hơnthiên hà, cũng như các lý thuyết được chấp nhận rộng rãi về Vụ Nổ Lớn, cácnhà khoa học nghĩ rằng vật chất tối là thành phần cơ bản chiếm tới 70% vậtchất trong vũ trụ. Các nhà khoa học đã nhận ra một số hiện tượng mà hợp với sự tồn tại củavật chất tối, bao gồm tốc độ quay của các thiên hà và tốc độ quỹ đạo của nhữngthiên hà trong cụm; thấu kính hấp dẫn các thiên thể phía sau bởi những cụm thiênhà như là Bullet Cluster; và kiểu phân phối nhiệt độ của khí nóng ở các thiên hà vàcụm thiên hà. Vật chất tối cũng có vai trò quan trọng đối với sự tạo thành cấu trúcvà sự tiến hóa thiên hà, và có ảnh hưởng đo được đến tính không đẳng hướng(anisotropy) của bức xạ phông vi sóng vũ trụ. Các hiện tượng này chỉ rằng vật chấtquan sát thấy được trong các thiên hà, các cụm thiên hà, và cả vũ trụ mà có ảnhhưởng đến bức xạ điện từ chỉ là một phần nhỏ của tất cả vật chất: phần còn lạiđược gọi là thành phần vật chất tối.Hình dung về tỷ lệ thành phần vũ trụ: năng lượng tối 73%, vật chất tối 23%, khíHidro, Heli tự do, các sao, neutrino, thành phần chất rắn và các phần còn lại4%Thành phần của vật chất tối chưa được hiểu, nhưng có thể bao gồm những hạtsơ cấp mới nghĩ đến, như là WIMP, axion, và neutrino thường và nặng; các thiênthể như là sao lùn trắng và hành tinh (được gọi chung là MACHO, massive compacthalo object); và đám khí không phát ra ánh sáng. Bằng chứng hiện hành ủng hộ cácmô hình cho rằng thành phần chính của vật chất tối là những hạt sơ cấp chưa gặp,được gọi chung là vật chất tối thiếu baryon. Cũng có thể xếp hố đen vào một dạngvật chất tối.Lần đầu tiên tìm thấy vật chất tối:Bằng chứng trực tiếp đầu tiên về vật chất tối vừa được các nhà thiên văn công bố,mặc dù họ vẫn mơ hồ về thành phần tạo nên thứ chất liệu ma quái này.Ảnh của đài quan sát tia X Chandra cho thấy, chòm thiên hà 1E 0657-56, hay BulletCluster, hình thành sau vụ va chạm dữ dội của hai đám thiên hà. Màu hồng là khínóng của chòm, chứa chủ yếu vật chất thường. Hầu hết khối lượng của chòm biểuhiện bằng màu xanh, chủ yếu chứa vật chất tối. Sự tách biệt rõ ràng giữa vật chấtthường và vật chất tối như vậy chưa từng được quan sát trước đây, và là bằngchứng chắc chắn nhất cho thấy hầu hết vật chất trong vũ trụ ở dạng tối. Ảnh:NASA.Quan sát được rút ra từ việc cân đo cẩn thận các ngôi sao và khí toả ra trong mộtvụ va chạm dữ dội và bạo lực nhất giữa các thiên hà được biết tới nay.Đó là cuộc đụng độ giữa hai đám thiên hà, trong sự kiện có tên gọi Bullet Cluster(1E 0657-56). Cuộc đụng độ khiến cho các vì sao và vật chất tối của những thiên hàđi xuyên tách rời nhau, trong khi những khối khí liên hành tinh giữa chúng va vàonhau và đi chậm lại.Trong một thiên hà điển hình, tất cả vật chất chiếm cứ một không gian duy nhất,tiến sĩ vật lý thiên văn Maxim Markevitch từ Trung tâm Vật lý thiên thể Harvard-Smithsonian, Mỹ, phát biểu.Trong trường hợp này, khí và các thiên hà lại bị tách rời. Các thiên hà bay xuyênqua nhau trong khi các đám mây khí của chúng lại không di chuyển dễ dàng nhưvậy.Hãy hình dung, điều đó giống như cú va chạm ở tốc độ hàng triệu dặm mỗi giờ giữahai cái bánh đúc rắc lạc lớn, với các ngôi sao và vật chất tối là những hạt lạc, cònbột bánh đúc đại diện cho các khối khí. Các hạt lạc sẽ lao xuyên qua nhau (với rất ítsự đụng độ giữa các hạt lạc), trong khi bột bánh đúc sẽ quấn vào nhau ở giữa.Kết quả là chúng tạo thành những mảng khác nhau trong không gian: một chứatoàn khí nóng đang cuộn lấy nhau và hai mảng còn lại ở hai bên chỉ chứa toàn vậtchất tối và các vì sao trong những thiên hà thấy được.Khi cân khối lượng tổng của vùng sáng nơi hai nhóm thiên hà đụng độ, các nhànghiên cứu nhận thấy nó nặng hơn nhiều so với khối lượng của các ngôi sao và củacác khối khí liên hành tinh. Như vậy, phần chênh lệch còn lại nhất định phải là vậtchất tối.Điều này chứng minh một cách đơn giản và trực tiếp rằng vật chất tối tồn tại,Markevitch nói.Đến nay, sự tồn tại của vật chất tối được suy ra từ thực tế là các thiên hà chỉ có đủ1/5 số vật chất cần thiết (dưới dạng thấy được) để tạo ra lực hấp dẫn giữ chochúng trong trạng thái ổn định.Như vậy, phần còn lại ắt phải vô hình trước các kính thiên văn, hay còn gọi là tối.Việc quan sát thấy Bullet Cluster không giải thích được vật chất tối là gì, nhưngchúng cung cấp một dấu vết khá chắc chắn, các nhà nghiên cứu nhận định.Dường như các hạt vật chất tối, dù là gì chăng nữa, cũng hành xử g ...