Mọi người đều biết rằng các thiên hà là tập hợp khổng lồ của các ngôi sao. Một thiên hà có thể chứa hàng trăm tỷ trong số chúng. Nhưng có một loại thiên hà không có sao. Điều đó đúng: không sao.
Những thiên hà này được gọi là Thiên hà tối, hay Thiên hà tối. Và thay vì bao gồm các ngôi sao, chúng bao gồm chủ yếu là Dark Matter. Lý thuyết dự đoán rằng sẽ có nhiều thiên hà tối lùn này trong quầng sáng xung quanh gal các thiên hà thường xuyên, nhưng việc tìm kiếm chúng rất khó khăn.
Bây giờ, trong một bài báo mới được công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn, Yashar Hezaveh tại Đại học Stanford ở California, và nhóm đồng nghiệp của ông, đã thông báo về việc phát hiện ra một vật thể như vậy. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các khả năng nâng cao của Atacamas Large Millim Array để kiểm tra một vòng Einstein, được đặt tên như vậy bởi vì Thuyết Einstein Thuyết tương đối rộng đã tiên đoán hiện tượng này từ lâu trước khi người ta quan sát thấy.
Một vòng Einstein là khi trọng lực lớn của một vật thể gần làm biến dạng ánh sáng từ một vật thể ở xa hơn nhiều. Chúng hoạt động giống như ống kính trong kính viễn vọng, hoặc thậm chí là một cặp kính mắt. Khối lượng của kính trong ống kính hướng ánh sáng tới theo cách các vật ở xa được phóng to.
Nhẫn Einstein và thấu kính hấp dẫn cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu các vật thể cực xa, bằng cách nhìn vào chúng qua lăng kính hấp dẫn. Nhưng họ cũng cho phép các nhà thiên văn học tìm hiểu thêm về thiên hà đóng vai trò là thấu kính, đó là những gì đã xảy ra trong trường hợp này.
Nếu một thấu kính thủy tinh có những đốm nước nhỏ trên đó, những đốm đó sẽ làm tăng thêm một chút biến dạng cho hình ảnh. Đó là những gì đã xảy ra trong trường hợp này, ngoại trừ giọt nước siêu nhỏ trên ống kính, các biến dạng được gây ra bởi các thiên hà lùn nhỏ bao gồm Dark Matter. Chúng ta có thể tìm thấy những vật thể vô hình này giống như cách bạn có thể nhìn thấy những giọt mưa trên cửa sổ. Bạn biết chúng ở đó vì chúng làm biến dạng hình ảnh của các đối tượng nền, ông giải thích Hezaveh. Sự khác biệt là nước làm biến dạng ánh sáng bằng khúc xạ, trong khi vật chất làm biến dạng ánh sáng bởi trọng lực.
Khi cơ sở ALMA tăng độ phân giải, các nhà thiên văn học đã nghiên cứu các vật thể thiên văn khác nhau để kiểm tra khả năng của nó. Một trong những vật thể này là SDP81, thấu kính hấp dẫn trong hình trên. Khi họ kiểm tra thiên hà xa hơn đang được SDP81 đeo kính, họ đã phát hiện ra những biến dạng nhỏ hơn trong vành đai của thiên hà xa xôi. Hezaveh và nhóm của ông kết luận rằng những biến dạng này báo hiệu sự hiện diện của Thiên hà bóng tối lùn.
Nhưng tại sao tất cả điều này lại quan trọng? Bởi vì có một vấn đề trong Vũ trụ, hoặc ít nhất là trong sự hiểu biết của chúng ta về nó; một vấn đề thiếu khối lượng.
Sự hiểu biết của chúng tôi về sự hình thành cấu trúc của Vũ trụ là khá vững chắc, ít nhất là ở quy mô lớn hơn. Dự đoán dựa trên mô hình này phù hợp với các quan sát về Nền vi sóng vũ trụ (CMB) và phân cụm thiên hà. Nhưng sự hiểu biết của chúng ta bị phá vỡ phần nào khi nói đến cấu trúc quy mô nhỏ hơn của Vũ trụ.
Một ví dụ về sự thiếu hiểu biết của chúng tôi trong lĩnh vực này là điều mà người ta gọi là Vấn đề vệ tinh bị thiếu. Lý thuyết dự đoán rằng cần phải có một quần thể lớn được gọi là các vật thể quầng phụ trong quầng sáng của vật chất tối xung quanh các thiên hà. Những vật thể này có thể bao gồm từ những thứ lớn như Đám mây Magellanic cho đến những vật thể nhỏ hơn nhiều. Trong các quan sát của Nhóm Địa phương, có sự thâm hụt rõ rệt của các đối tượng này, với sự điều chỉnh của hệ số 10, khi so sánh với các dự đoán lý thuyết.
Bởi vì chúng tôi đã tìm thấy chúng, một trong hai điều cần phải xảy ra: hoặc là chúng tôi trở nên tốt hơn trong việc tìm kiếm chúng, hoặc chúng tôi sửa đổi lý thuyết của mình. Nhưng có vẻ hơi quá sớm để sửa đổi các lý thuyết của chúng ta về cấu trúc của Vũ trụ bởi vì chúng ta đã tìm thấy một thứ mà bản chất của nó rất khó tìm thấy. Đó là lý do tại sao thông báo này là rất quan trọng.
Việc quan sát và xác định một trong những Thiên hà tối lùn này sẽ mở ra nhiều cơ hội hơn. Một lần nữa được tìm thấy, chúng ta có thể bắt đầu xây dựng một mô hình dân số và phân phối của họ. Vì vậy, nếu trong tương lai nhiều thiên hà bóng tối lùn này được tìm thấy, nó sẽ dần dần xác nhận sự hiểu biết quá mức của chúng ta về sự hình thành và cấu trúc của Vũ trụ. Và nó có nghĩa là chúng tôi đã đi đúng hướng khi hiểu được vai trò của Dark Matter trong Vũ trụ. Nếu chúng ta có thể tìm thấy chúng, và cái bị ràng buộc với quầng sáng của SDP81 hóa ra là một sự bất thường, thì về mặt lý thuyết, nó sẽ quay trở lại bảng vẽ.
Phải mất rất nhiều mã lực để phát hiện Thiên hà tối lùn bị ràng buộc với SDP81. Nhẫn Einstein như SDP81 phải có khối lượng khổng lồ để tạo ra hiệu ứng thấu kính hấp dẫn, trong khi Thiên hà tối lùn thì nhỏ bé so với. Nó có một kim classic cổ điển trong một vấn đề haystack, và Hezaveh và nhóm của anh ta cần sức mạnh tính toán lớn để phân tích dữ liệu từ ALMA.
ALMA, và phương pháp được phát triển bởi Hezaveh và nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ làm sáng tỏ hơn về Thiên hà tối lùn trong tương lai. Nhóm nghiên cứu cho rằng ALMA có tiềm năng lớn để khám phá thêm các vật thể quầng sáng này, điều này sẽ lần lượt cải thiện sự hiểu biết của chúng ta về cấu trúc của Vũ trụ. Như họ nói trong phần kết luận của bài báo, các quan sát của ALMA có khả năng thúc đẩy đáng kể sự hiểu biết của chúng ta về sự phong phú của cấu trúc vật chất tối.
