Các thám tử vật chất tối hầu như không biết gì về vật chất tối, nhưng bây giờ họ biết điều này: Nó hành xử khác với rìa của các thiên hà cũ so với các thiên hà mới.
Vật chất tối là thứ chúng ta không thể thấy trong vũ trụ. Nó chiếm phần lớn khối lượng trong vũ trụ nhưng không phát ra ánh sáng. Tuy nhiên, nó kéo mạnh mọi thứ với trọng lực. Mọi thứ trong vũ trụ hoạt động giống như nó bị kéo theo những đám mây lớn nặng nề mà chúng ta không thể nhìn thấy. Các nhà thiên văn học không chắc chắn đó là cái gì.
Một bài báo mới, được xuất bản vào ngày 3 tháng 1 trên tạp chí Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia, giúp thu hẹp nó lại.
Hầu hết các vật chất tối mà các nhà khoa học nhận thấy tồn tại trong "halos" hoặc các đám mây trong các thiên hà. Nhưng có một vấn đề: Những lõi đó không hoạt động theo cách họ nên, theo mô phỏng máy tính.
Khi các nhà nghiên cứu mô hình hóa hành vi của halos vật chất tối, các cấu trúc này thường tạo thành một số hình dạng nhất định: những quả bóng dày đặc của vật chất tối ở trung tâm của các thiên hà, được bao quanh bởi những vệt mây của vật chất. Các nhà thiên văn học gọi đây là sự phân bố "cusp" của vật chất tối. Nhưng trong thực tế, nhiều thiên hà hành xử như thể vật chất tối của chúng quay xung quanh bên ngoài thiên hà, bao quanh một "lõi" ít nhiều trống rỗng của vật chất không nhìn thấy được. Các nhà thiên văn học gọi sự khác biệt này là vấn đề "lõi cusp".
Lời giải thích phổ biến cho vấn đề lõi cusp, được gọi là mô hình "Tự tương tác bóng tối" (SIDM), cho thấy rằng không chỉ vật chất tối tồn tại hoàn toàn bên ngoài vật lý mà chúng ta có thể phát hiện và hiểu trực tiếp, mà nó còn hoạt động chính nó sử dụng các lực lượng chưa biết. Nếu tương tác của vật chất tối với chính nó khác với tương tác của nó với vật chất thông thường, điều đó có thể giải thích cách nó di chuyển từ trung tâm các thiên hà ra ngoài rìa của chúng.
Nhưng lời giải thích này có thể là những điều quá phức tạp, nghiên cứu mới cho thấy.
Một lực lượng khác có thể đẩy vật chất tối ra khỏi trung tâm các thiên hà: đốt nóng vật chất tối. Điều đó đề cập đến năng lượng và gió mạnh từ sự hình thành sao đẩy vật chất tối ra khỏi trung tâm các thiên hà (nơi hầu hết các ngôi sao mới hình thành). Nhưng có rất ít bằng chứng trực tiếp cho hiện tượng này, và thậm chí nếu có, không rõ liệu sự gia nhiệt như vậy có đủ mạnh để giải thích sự khác biệt giữa các mô hình phân phối vật chất tối và những gì quan sát cho thấy hay không.
Tuy nhiên, bài báo mới này cho thấy rằng vật chất tối làm nóng là lời giải thích chính xác.
Các tác giả đã nghiên cứu 16 thiên hà lùn được chia thành hai loại: các thiên hà đã ngừng hình thành sao hàng tỷ năm trước và các thiên hà ngừng hình thành sao gần đây hoặc vẫn đang hình thành sao.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các thiên hà già hơn, ít hoạt động hơn có xu hướng có các vật chất tối - các khu vực tại trung tâm của chúng có rất nhiều vật chất tối. Các thiên hà hoạt động nhiều hơn có xu hướng có lõi trống.
Các phát hiện mới cho thấy rằng vật chất tối làm nóng là có thật và đóng một vai trò quan trọng trong cách thức vật chất tối hành xử, các nhà nghiên cứu viết. Các thiên hà từ lâu đã ngừng hình thành sao cũng có ít năng lượng hơn để đẩy vật chất tối ra khỏi trung tâm thiên hà. Trong những trường hợp đó, vật chất tối hành xử theo cách các mô hình đơn giản dự đoán. Các thiên hà hình thành sao hoạt động mạnh hơn có nhiều nhiệt hơn và điều đó làm cho vật chất tối ở đó lệch khỏi các mô hình.
Nếu phát hiện này là chính xác, nó thu hẹp khả năng vật chất tối có thể là gì, mặc dù không đáng kể: Nó phải là thứ gì đó sẽ bị thổi bay ra khỏi trung tâm của một thiên hà với rất nhiều ngôi sao mới. Và kết quả này có thể có nghĩa là không cần thiết phải đề xuất tất cả các loại tính chất vật chất tối kỳ quái để giải thích cách thức hoạt động của chất này.
Tuy nhiên, không có gì là chắc chắn. Các nhà nghiên cứu thừa nhận trong bài báo của họ rằng họ dựa vào các phương pháp mô phỏng vật chất tối đã bị chỉ trích. Có thể có các thiên hà khác ngoài kia với các thuộc tính ở đâu đó giữa các mô hình lõi và lõi, sẽ làm phức tạp các phát hiện mới.
Cho đến bây giờ, các thám tử vật chất tối có thể giải quyết một bằng chứng khác cho bảng thông báo của họ được bao phủ trong chuỗi màu đỏ.
