Vật chất tối vẫn còn là bí ẩn, nhưng các nhà vật lý thiên văn cứ cố gắng giải mã bí ẩn đó. Năm ngoái, phát hiện ra sóng hấp dẫn của Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser (LIGO) có thể đã mở ra một cửa sổ mới vào bí ẩn vật chất tối. Nhập những gì được gọi là lỗ đen nguyên thủy.
Các nhà lý thuyết đã dự đoán sự tồn tại của các hạt gọi là Hạt tương tác yếu (WIMPS). Những WIMP này có thể là vật chất tối được tạo ra. Nhưng vấn đề là, không có bằng chứng thực nghiệm nào để sao lưu nó. Bí ẩn của vật chất tối vẫn là một hồ sơ vụ án mở.
Khi LIGO phát hiện ra sóng hấp dẫn vào năm ngoái, nó đã tiếp tục quan tâm đến một lý thuyết khác cố gắng giải thích vật chất tối. Lý thuyết đó nói rằng vật chất tối thực sự có thể ở dạng Lỗ đen nguyên thủy (PBH), chứ không phải WIMPS đã nói ở trên.
Các lỗ đen nguyên thủy khác với các lỗ đen mà bạn có thể nghĩ đến. Chúng được gọi là các lỗ đen sao, và chúng hình thành khi một ngôi sao đủ lớn tự sụp đổ vào cuối đời. Kích thước của các lỗ đen sao này bị giới hạn bởi kích thước và sự tiến hóa của các ngôi sao mà chúng hình thành từ đó.
Không giống như các lỗ đen sao, các lỗ đen nguyên thủy bắt nguồn từ sự dao động mật độ cao của vật chất trong những khoảnh khắc đầu tiên của Vũ trụ. Chúng có thể lớn hơn nhiều, hoặc nhỏ hơn, so với các lỗ đen sao. PBH có thể nhỏ như các tiểu hành tinh hoặc lớn bằng 30 khối lượng mặt trời, thậm chí lớn hơn. Chúng cũng có thể phong phú hơn, bởi vì chúng không cần một ngôi sao lớn để hình thành.
Khi hai trong số các PBH này lớn hơn khoảng 30 khối lượng mặt trời hợp nhất với nhau, chúng sẽ tạo ra sóng hấp dẫn được phát hiện bởi LIGO. Lý thuyết nói rằng những lỗ đen nguyên thủy này sẽ được tìm thấy trong các thiên hà.
Nếu có đủ các PBH có kích thước trung gian này trong các thiên hà, chúng sẽ có ảnh hưởng đến ánh sáng từ các quasar ở xa khi nó đi qua quầng sáng. Hiệu ứng này được gọi là ’micro-lensing. Các thấu kính vi mô sẽ tập trung ánh sáng và làm cho các quasar xuất hiện sáng hơn.
Hiệu ứng của thấu kính vi mô này sẽ mạnh hơn khi PBH có khối lượng càng lớn hoặc PBH càng phong phú trong quầng thiên hà. Dĩ nhiên, chúng ta có thể nhìn thấy các lỗ đen, nhưng chúng ta có thể thấy độ sáng của các quasar tăng lên.
Làm việc với giả định này, một nhóm các nhà thiên văn học tại Viện nghiên cứu Astruto de Astrofísica de Canarias đã kiểm tra hiệu ứng thấu kính vi mô trên các quasar để ước tính số lượng lỗ đen nguyên thủy có khối lượng trung gian trong các thiên hà.
Các lỗ đen có sự hợp nhất được phát hiện bởi LIGO có thể được hình thành do sự sụp đổ của các ngôi sao và không phải là các lỗ đen nguyên thủy. -Evencio Mediavilla
Nghiên cứu đã xem xét 24 quasar được thấu kính hấp dẫn và kết quả cho thấy rằng chính các ngôi sao bình thường như Mặt trời của chúng ta gây ra hiệu ứng thấu kính vi mô trên các quasar ở xa. Điều đó loại trừ sự tồn tại của một lượng lớn PBH trong quầng thiên hà. Evencio Mediavilla, nghiên cứu này ngụ ý rằng không có khả năng các lỗ đen có khối lượng lớn gấp 10 đến 100 lần Mặt trời chiếm một phần đáng kể vật chất tối. Vì lý do đó, các lỗ đen được LIGO phát hiện có thể được hình thành do sự sụp đổ của các ngôi sao và không phải là các lỗ đen nguyên thủy.
Tùy thuộc vào quan điểm của bạn, rằng hoặc trả lời một số câu hỏi của chúng tôi về vật chất tối, hoặc chỉ làm sâu sắc thêm bí ẩn.
Chúng ta có thể phải chờ rất lâu trước khi biết chính xác vật chất tối là gì. Nhưng các kính viễn vọng mới được chế tạo trên khắp thế giới, như Kính thiên văn cực lớn châu Âu, Kính thiên văn Magellan khổng lồ và Kính viễn vọng khảo sát khái quát lớn, hứa hẹn sẽ hiểu sâu hơn về cách thức vật chất tối hoạt động và cách nó hình thành vũ trụ.
Nó chỉ là vấn đề thời gian trước khi bí ẩn của vật chất tối được giải quyết.
