Mười chín thiên hà lùn mới được phát hiện dường như đang thiếu vật chất tối của chúng và các nhà vật lý không chắc chắn tại sao.
Phát hiện này làm tăng đáng kể số lượng các thiên hà dường như thiếu vật chất tối, vật thể bí ẩn, vô hình có tác dụng lực hấp dẫn, nhưng không phát ra ánh sáng. Vật chất tối được cho là thành phần chính trong sự hình thành thiên hà, với lực hấp dẫn của nó kéo các nguyên tử khí lại với nhau để tạo thành các thiên hà. Chúng ta có thể nói vật chất tối có mặt trong một thiên hà bởi vì nó làm cho vật chất trong thiên hà đó quay nhanh hơn so với nếu vật chất chúng ta nhìn thấy tạo thành toàn bộ khối lượng của thiên hà. Sự xoáy nhanh hơn này đã xuất hiện trong mọi thiên hà có thể đo lường chính xác. Tuy nhiên, gần đây, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng một số thiên hà nhỏ nhất định, bao gồm cả 19 thiên hà này, hoạt động như thể chúng bị chi phối bởi baryon - những hạt tạo nên vật chất thông thường. Bằng chứng cho halos chưa thấy của họ về vật chất tối bị thiếu.
Kyle Oman, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Durham, Vương quốc Anh, người không tham gia vào khám phá này, nói rằng những thiên hà này bao gồm danh sách dài nhất các vật thể không có vật chất tối rõ ràng được báo cáo. Nhưng họ không phải là người đầu tiên.
Phát hiện được báo cáo rộng rãi nhất về một thiên hà dường như thiếu vật chất tối đã đến vào tháng 3 năm 2018. Một nhóm các nhà vật lý thiên văn do Pieter van Dokkum, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Yale dẫn đầu, cho thấy tốc độ trung bình của các cụm sao cầu trong thiên hà NGC 1052-DF2 phù hợp với một mô hình thiên hà chỉ có baryons, mặc dù nhiều người đặt câu hỏi về tính hợp lệ của kết quả, như Live Science đã báo cáo.
Bài báo mới nhất, được xuất bản vào ngày 25 tháng 11 trên tạp chí Thiên văn học thiên nhiên, đã xác định 19 thiên hà không có vật chất tối bằng cách sử dụng cùng một phương pháp.
Till Sawala, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Helsinki, cho biết: "Những đường cong xoay H1 này chính xác hơn" so với phương pháp được sử dụng bởi nhóm của van Dokkum. Tuy nhiên, ông nói, vẫn còn "sự không chắc chắn có hệ thống" trong các phép đo vẫn chưa được giải quyết.
Chẳng hạn, nếu góc của thiên hà chủ so với Trái đất được đo không chính xác, điều đó có thể làm hỏng các tính toán, Oman nói. Và các sự kiện như siêu tân tinh có thể tăng tốc khí trong một thiên hà bình thường, tạo ra các đường cong xoay nhìn từ Trái đất giống như các thiên hà trong bài báo mới này, Sawala nói. Dù bằng cách nào, nhiều công việc tiếp theo là cần thiết để xác nhận tuyên bố không có vật chất tối, tất cả các chuyên gia (bao gồm cả các tác giả nghiên cứu) cho biết.
Tuy nhiên, nếu nó chỉ ra rằng một số thiên hà nhất định không thiếu lượng vật chất tối bình thường, thì đó là một vấn đề đối với các lý thuyết hiện tại về cách thức vũ trụ hình thành.
Các nhà vật lý giải thích cách vũ trụ hình thành và hành xử bằng cách sử dụng một mô hình được gọi là vật chất tối lạnh Lambda (ΛCDM). Nó mô tả ba đặc điểm chính của vũ trụ: hằng số vũ trụ (Λ), vật chất tối và năng lượng tối.
ΛCDM giải thích cách các thiên hà hình thành, Sawala nói, và nó không thể giải thích dễ dàng làm thế nào những thiên hà cụ thể này có thể hình thành mà không có vật chất tối.
Một số ví dụ đã xuất hiện, Oman cho biết, có thể được giải thích bằng ΛCDM. Chẳng hạn, các thiên hà lùn ở giữa các cụm thiên hà dày đặc có nhiều nguồn trọng lực khác xung quanh để loại bỏ vật chất tối của chúng. Nhưng trong bài báo này, Ô-man cho biết, một số thiên hà không có vật chất tối là đơn độc, khác xa với bất kỳ nguồn trọng lực nào khác.
"Đó là một thách thức," Oman nói.
Một số nhà nghiên cứu đã đưa ra bằng chứng về các thiên hà không có vật chất tối là cú đấm loại trực tiếp trong trận chiến giữa ΛCDM và một bộ lý thuyết khác được gọi là Động lực học Newton sửa đổi (MOND). Các lý thuyết MOND bác bỏ vật chất tối ủng hộ các tinh chỉnh đối với vật lý của trọng lực. Vì trọng lực sẽ hoạt động ở mọi nơi trong vũ trụ, MOND sẽ dự đoán rằng những gì chúng ta gọi là vật chất tối cũng nên có ở mọi nơi, bao gồm mọi thiên hà. Nhưng nếu những thiên hà này vi phạm MOND, thì chúng cũng vi phạm ΛCDM, vì vậy đó không thực sự là một cú đấm loại trực tiếp với MOND, Sawala nói.
Các nhà vật lý cho biết cách duy nhất để tìm hiểu những gì đang diễn ra là nghiên cứu các thiên hà này chi tiết hơn bằng cách sử dụng các công cụ khác nhau và xác nhận rằng những gì dường như đang xảy ra ở đó đang thực sự xảy ra.
