Dark matter, Dark energy là gì?
Cách đây không lâu, tôi tình cờ xem 1 video trên TED talk về chủ đề Vũ trụ học “Shedding light on dark matter”, rồi sau đó coi 1 loạt các phim tài liệu về chủ đề này… Post này tóm tắt lại những gì mình hiểu ở mức ý niệm (nên có thể có những chỗ hiểu chưa chính xác).
…
Trái Đất là một hành tinh trong Hệ Mặt Trời (Solar System), một phần tử nhỏ trong 1 thiên hà xoắn ốc (spiral galaxies) gọi là “Milky Way” (dịch là Dải Ngân Hà). Và Milky Way chỉ là một trong hằng hà sa số các thiên hà ngoài kia… Nhiều đốm sáng lí nhí trên bầu trời đêm bạn nhìn thấy được là nguyên cả một thiên hà chứ hỏk phải là 1 ngôi sao nhỏ nhoi nào đó đâu :).
[1] Ở phần lớn các thiên hà, đặt biệt là các thiên hà xoắn ốc (spiral galaxies), hầu hết khối lượng tập trung ở phần trung tâm. Ở giữa trung tâm của Milky Way là 1 cái hố đen - hố đen siêu nặng (supermassive black hole). Khối lượng siêu lớn đó giữ cho các ngôi sao chuyển động xung quanh phần tâm. Một cách cảm tính, ta đoán rằng, giống như hệ Mặt Trời, càng xa tâm thì vận tốc di chuyển càng chậm. Tuy nhiên kết quả đo đạt cho thấy điều ngược lại, vận tốc di chuyển là giống nhau giữa vùng gần tâm thiên hà và vùng gần rìa.
Điều này khiến các nhà vật lý đặt ra 1 giả thuyết là có một “thế-lực-vô-hình-nào-đó” bao trùm toàn bộ thiên hà, gắn tụi nó lại với nhau như 1 trái banh đặc. Người ta gọi nó là “dark matter” (mình sẽ ghi tắt là DM). Người ta tin rằng DM chiếm đến hơn 20% trong khi những loại vật chất thông thường (ordinary matter - ghi tắt là OD) (tạm hiểu là nguyên tử, cây cối, con người, nhà cửa, hành tinh, sao, blah blah) chỉ chiếm khoảng 5%.
[2] Đồng thời, người ta tính toán tổng khối lượng của 1 thiên hà (suy từ tốc độ di chuyển và vận tốc quay) và nhận thấy rằng có 1 sự chênh lệch lớn với tổng khối lượng của các vật thể nhìn thấy. Người ta đưa ra giả thuyết là “thế-lực-vô-hình” này có khối lượng.
[3] DM không phát ra và cũng không hấp thụ bức xạ điện từ (nên cũng chẳng phát ra được ánh sáng để ta nhìn thấy). Do đó việc hiểu và nghiên cứu về nó trở nên rất khó khăn. Với giả định DM mang khối lượng, theo thuyết tương đối tổng quát (general relativity) của Einstein, hắn sẽ bẻ cong ánh sáng đi qua nó. Như vậy ta có thể nghiên cứu 1 cách gián tiếp thông qua tác động hấp dẫn của nó lên các vật thể nhìn thấy được (visible objects) (nói chung là có thể phát ra ánh sáng, VD: 1 thiên hà khác ở xa). Chẳng hạn, người ta có thể phần nào suy ra khối lượng của 1 thiên hà nào đó dựa trên hình ảnh biến dạng của các thiên hà khác (kèm theo 1 nùi quan sát và giả định :v).
[4] Khoảng 70% còn lại (ngoài OD và DM) là cái chi? Ban đầu, giới khoa học gia tin rằng sau vụ nổ Big Bang, vũ trụ dãn nở và tốc dộ dãn nở chậm dần. Tuy nhiên, khi nhận thấy tốc dộ di chuyển của các thiên hà không những giảm mà ngược lại, còn tăng nhanh hơn, người ta bắt đầu đặt câu hỏi về sự tồn tại của 1 loại vật chất đẩy các thiên hà ra xa, gọi là “dark energy” (DE).
[*] Thật ra tôi không hứng thú nhiều về kết quả của một phát hiện khoa học nào đó, mà quan tâm chủ yếu ở cách người ta đi đến cái phát minh đó, ngữ cảnh, động lực nào người ta tìm ra nó, rồi kiểm chứng những giả thuyết của họ. Tôi cho rằng đó là những kiến thức mà cách thầy cô nên dạy ở trường…
Tham khảo