Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà thiên văn học đã sử dụng các vụ nổ vô tuyến nhanh bí ẩn để giải quyết một bí ẩn kéo dài hàng thập kỷ về ‘vật chất mất tích’, từ lâu được dự đoán là tồn tại trong Vũ trụ nhưng chưa bao giờ được phát hiện – cho đến tận bây giờ. Các nhà nghiên cứu hiện đã tìm thấy tất cả các vật chất ‘bình thường’ bị thiếu trong không gian rộng lớn giữa các ngôi sao và các thiên hà.
Các nhà thiên văn học đã sử dụng các vụ nổ vô tuyến nhanh bí ẩn để giải quyết một bí ẩn kéo dài hàng thập kỷ về ‘vật chất mất tích’, từ lâu được dự đoán là tồn tại trong Vũ trụ nhưng chưa bao giờ được phát hiện – cho đến tận bây giờ.
Các nhà nghiên cứu hiện đã tìm thấy tất cả các vật chất ‘bình thường’ bị thiếu trong không gian rộng lớn giữa các ngôi sao và thiên hà, như chi tiết ngày hôm nay trên tạp chí Nature .
Tác giả chính, phó giáo sư Jean-Pierre Macquart từ nút Đại học Curtin thuộc Trung tâm nghiên cứu thiên văn vô tuyến quốc tế (ICRAR) cho biết các nhà thiên văn học đã tìm kiếm vật chất mất tích trong gần ba mươi năm.
“Chúng tôi biết từ các phép đo của Vụ nổ lớn có bao nhiêu vật chất ở đầu vũ trụ. Nhưng khi chúng ta nhìn ra Vũ trụ hiện tại, chúng ta không thể tìm thấy một nửa những gì nên ở đó. Đó là một chút bối rối.”
Không gian liên thiên hà rất thưa thớt. Vật chất còn thiếu tương đương với chỉ một hoặc hai nguyên tử trong một căn phòng có kích thước của một văn phòng trung bình.
Vì vậy, rất khó để phát hiện vấn đề này bằng cách sử dụng các kỹ thuật và kính viễn vọng truyền thống.
Các nhà nghiên cứu đã có thể phát hiện trực tiếp vật chất bị mất bằng cách sử dụng hiện tượng được gọi là vụ nổ radio nhanh – những tia năng lượng ngắn xuất hiện từ các hướng ngẫu nhiên trên bầu trời và tồn tại chỉ trong một phần nghìn giây.
Các nhà khoa học chưa biết nguyên nhân gây ra chúng nhưng nó phải liên quan đến năng lượng đáng kinh ngạc, tương đương với lượng Mặt trời giải phóng trong 80 năm. Chúng rất khó phát hiện vì các nhà thiên văn học không biết khi nào và ở đâu để tìm kiếm chúng.
Phó giáo sư Macquart cho biết nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra vấn đề mất tích bằng cách sử dụng các vụ nổ radio nhanh là “trạm cân vũ trụ”.
Bức xạ từ các vụ nổ radio nhanh bị lan truyền ra bởi vật chất bị mất giống như cách chúng ta nhìn thấy màu sắc của ánh sáng mặt trời bị tách ra trong lăng kính.
Bây giờ các nhà khoa học đã có thể đo khoảng cách đến các vụ nổ radio đủ nhanh để xác định mật độ của Vũ trụ. Họ chỉ cần sáu để tìm ra vấn đề còn thiếu này.
Vật chất còn thiếu trong trường hợp này là vật chất baryonic hoặc ‘bình thường’ – như các proton và neutron tạo nên các ngôi sao, các hành tinh và chúng ta.
Nó khác với vật chất tối, vẫn còn khó nắm bắt và chiếm khoảng 85% tổng số vật chất trong Vũ trụ.
Đồng tác giả Giáo sư J. Xavier Prochaska, từ UC Santa Cruz, cho biết: “Chúng tôi đã không thành công tìm kiếm vấn đề còn thiếu này bằng kính viễn vọng lớn nhất của chúng tôi trong hơn 20 năm.”
Việc phát hiện ra các vụ nổ radio nhanh và sự định vị của chúng đối với các thiên hà xa xôi là những bước đột phá quan trọng cần thiết để giải quyết bí ẩn này.
Phó giáo sư Ryan Shannon, một đồng tác giả khác của Đại học Công nghệ Swinburne, cho biết chìa khóa là kính viễn vọng được sử dụng, kính viễn vọng vô tuyến Kilomet Array Pathfinder (ASKAP) của CSIRO.
Cả ASKAP đều có trường nhìn rộng gấp khoảng 60 lần kích thước của Mặt trăng đầy đủ và có thể chụp ảnh ở độ phân giải cao. Điều này có nghĩa là chúng ta có thể bắt được các vụ nổ một cách dễ dàng và sau đó xác định vị trí của các thiên hà chủ của chúng với độ chính xác đáng kinh ngạc.
Tiến sĩ Keith Bannister từ cơ quan khoa học quốc gia Úc, CSIRO, người đã thiết kế hệ thống bắt xung được sử dụng trong nghiên cứu này cho biết: “Khi vụ nổ đến kính viễn vọng, nó ghi lại phát lại hành động trực tiếp trong một phần của giây”.
Điều này cho phép độ chính xác để xác định vị trí của vụ nổ radio nhanh đến chiều rộng của một sợi tóc người được giữ cách đó 200m.
Phó giáo sư Macquart cho biết nhóm nghiên cứu cũng đã xác định mối quan hệ giữa việc phát ra sóng radio nhanh như thế nào và vụ nổ lan ra như thế nào khi nó đi qua Vũ trụ.
“Chúng tôi đã phát hiện ra sự tương đương của Định luật Hubble-Lemaitre đối với các thiên hà, chỉ dành cho các vụ nổ radio nhanh”, ông nói.
Định luật Hubble-Lemaitre nói rằng một thiên hà càng xa chúng ta thì nó càng di chuyển ra xa chúng ta, củng cố tất cả các phép đo của các thiên hà ở khoảng cách vũ trụ.
Các vụ nổ radio nhanh được sử dụng trong nghiên cứu đã được phát hiện bằng ASKAP được đặt tại Đài quan sát thiên văn vô tuyến Murchison ở vùng hẻo lánh phía Tây Australia. Nhóm nghiên cứu quốc tế liên quan đến khám phá này bao gồm các nhà thiên văn học đến từ Úc, Hoa Kỳ và Chile.
ASKAP là tiền thân của kính thiên văn Square Kilometer Array (SKA) trong tương lai.
SKA có thể quan sát số lượng lớn các vụ nổ radio nhanh, giúp các nhà thiên văn học có khả năng lớn hơn để nghiên cứu cấu trúc vô hình trước đây trong Vũ trụ.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Trung tâm nghiên cứu thiên văn vô tuyến quốc tế . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :