Từ những năm 1960, các nhà vật lý thiên văn đã đưa ra giả thuyết rằng ngoài tất cả các vấn đề mà chúng ta có thể nhìn thấy, Vũ trụ cũng chứa đầy một khối bí ẩn, vô hình. Được biết đến với cái tên là Dark Dark Matter, sự tồn tại của nó đã được đề xuất để giải thích sự thiếu sót khối lượng lớn của vũ trụ và hiện được coi là một phần cơ bản của nó. Nó không chỉ được lý thuyết hóa để chiếm khoảng 80% khối lượng vũ trụ, nó còn được cho là có vai trò quan trọng trong sự hình thành và tiến hóa của các thiên hà.
Tuy nhiên, một phát hiện gần đây có thể ném toàn bộ quan điểm vũ trụ này sang một bên. Dựa trên các quan sát được thực hiện bằng NASA / ESA Kính thiên văn vũ trụ Hubble và các đài quan sát khác trên thế giới, các nhà thiên văn học đã tìm thấy một thiên hà gần đó (NGC 1052-DF2) dường như không có bất kỳ vật chất tối nào. Đối tượng này là duy nhất trong số các thiên hà được nghiên cứu cho đến nay và có thể buộc phải đánh giá lại các mô hình vũ trụ chiếm ưu thế của chúng ta.
Nghiên cứu mô tả chi tiết phát hiện của họ, có tên là thiên hà thiếu vật chất tối, đã xuất hiện gần đây trên tạp chí Thiên nhiên. Dẫn đầu bởi Pieter van Dokkum của Đại học Yale, nghiên cứu cũng bao gồm các thành viên của Viện Thiên văn học Max Planck, Đại học bang San Jose, Đài quan sát Đại học California, Đại học Toronto và Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian.
Vì mục đích nghiên cứu của họ, nhóm nghiên cứu đã tham khảo dữ liệu từ Dragonfly Telephoto Array (DFA), được sử dụng để xác định NGC 1052-DF2. Dựa trên dữ liệu từ Hubble, nhóm nghiên cứu đã có thể xác định khoảng cách của nó - 65 triệu năm ánh sáng từ Hệ mặt trời - cũng như kích thước và độ sáng của nó. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng NGC 1052-DF52 lớn hơn Dải Ngân hà nhưng chứa ít hơn khoảng 250 lần sao, khiến nó trở thành một thiên hà cực kỳ khuếch tán.
Như van Dokkum đã giải thích, NGC 1052-DF2 có sức lan tỏa lớn đến nỗi về cơ bản nó trong suốt. Tôi đã dành một giờ chỉ để nhìn vào hình ảnh này, anh nói. Điều này thật đáng kinh ngạc: một đốm khổng lồ rất thưa thớt đến nỗi bạn nhìn thấy các thiên hà đằng sau nó. Nó thực sự là một thiên hà nhìn xuyên qua.
Sử dụng dữ liệu từ Khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan (SDSS), Đài thiên văn Gemini và Đài thiên văn Keck, nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu chi tiết hơn về thiên hà. Bằng cách đo các tính chất động học của mười cụm sao cầu quay quanh thiên hà, nhóm nghiên cứu đã có thể suy ra một giá trị độc lập của khối thiên hà - có thể so sánh với khối lượng của các ngôi sao trong thiên hà.
Điều này khiến nhóm nghiên cứu kết luận rằng NGC 1052-DF2 chứa vật chất tối ít hơn 400 lần so với dự đoán cho một thiên hà có khối lượng của nó, hoặc không có gì cả. Một phát hiện như vậy là chưa từng có trong lịch sử thiên văn học hiện đại và bất chấp mọi dự đoán. Như Allison Merritt - một nhà thiên văn học từ Đại học Yale, Viện Thiên văn học Max Planck và là đồng tác giả của bài báo - đã giải thích:
Vật chất tối được quy ước là một phần không thể thiếu của tất cả các thiên hà - chất keo giữ chúng lại với nhau và giàn giáo bên dưới mà chúng được xây dựng Không có lý thuyết nào dự đoán các loại thiên hà này - cách bạn thực sự hình thành một trong những điều này là hoàn toàn không biết.
Đây là chất vô hình, bí ẩn cho đến nay là khía cạnh chi phối nhất của bất kỳ thiên hà nào. Tìm kiếm một thiên hà mà không có bất kỳ điều gì là hoàn toàn bất ngờ; nó thách thức những ý tưởng tiêu chuẩn về cách các thiên hà hoạt động, đã thêm van Dokkum.
Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là việc phát hiện ra một thiên hà không có vật chất tối không làm mất đi lý thuyết rằng vật chất tối tồn tại. Trên thực tế, nó chỉ đơn thuần chứng minh rằng vật chất tối và các thiên hà có khả năng tách rời nhau, điều đó có thể có nghĩa là vật chất tối bị ràng buộc với vật chất thông thường thông qua không có lực nào khác ngoài trọng lực. Như vậy, nó thực sự có thể giúp các nhà khoa học hoàn thiện lý thuyết của họ về vật chất tối và vai trò của nó trong sự hình thành và tiến hóa của thiên hà.
Trong khi đó, các nhà nghiên cứu đã có một số ý tưởng về lý do tại sao vật chất tối bị thiếu trong NGC 1052-DF2. Một mặt, nó có thể là kết quả của một sự kiện thảm khốc, nơi sự ra đời của vô số ngôi sao khổng lồ quét sạch tất cả khí và vật chất tối. Mặt khác, sự tăng trưởng của thiên hà hình elip khổng lồ (NGC 1052) gần đó hàng tỷ năm trước có thể đã đóng một vai trò trong sự thiếu hụt này.
Tuy nhiên, những lý thuyết này không giải thích được thiên hà hình thành như thế nào. Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đang phân tích các hình ảnh mà Hubble đã chụp 23 thiên hà siêu khuếch tán khác để tìm ra các thiên hà thiếu vật chất tối hơn. Họ đã tìm thấy ba thứ dường như tương tự NGC 1052-DF2, có thể chỉ ra rằng các thiên hà thiếu vật chất tối có thể xảy ra tương đối phổ biến.
Nếu những phát hiện mới nhất này chứng minh bất cứ điều gì, thì đó là Vũ trụ giống như một củ hành. Chỉ khi bạn nghĩ rằng bạn đã tìm ra nó, bạn lấy lại một lớp bổ sung và tìm thấy một loạt bí ẩn mới. Họ cũng chứng minh rằng sau 28 năm phục vụ trung thành, Kính thiên văn vũ trụ Hubble vẫn có khả năng dạy chúng ta những điều mới. Điều tốt là quá, xem như sự ra mắt của người kế nhiệm của nó đã bị trì hoãn cho đến năm 2020!
