Bạn đã bao giờ tự hỏi điều gì tạo nên phần lớn vũ trụ chưa? Chúng ta biết về các ngôi sao, hành tinh và thiên hà, nhưng có những thế lực vô hình đang hoạt động mà chúng ta không thể trực tiếp nhìn thấy.

Những lực này được gọi là vật chất tối và năng lượng tối, và chúng chiếm khoảng 95% tổng khối lượng-năng lượng của vũ trụ.

Hôm nay, chúng ta sẽ khám phá những bí ẩn xung quanh những thực thể vô hình này và vai trò của chúng trong vũ trụ.

Vật chất tối là gì?

Vật chất tối là một loại vật chất không phát ra, hấp thụ hoặc phản xạ ánh sáng, khiến nó trở nên vô hình đối với các thiết bị khoa học hiện tại của chúng ta. Mặc dù không thể phát hiện bằng ánh sáng, chúng ta biết vật chất tối tồn tại nhờ tác động hấp dẫn của nó lên vật chất hữu hình.

Ví dụ, khi quan sát các thiên hà, chúng ta thấy các ngôi sao chuyển động nhanh hơn nhiều so với dự kiến dựa trên khối lượng hữu hình trong các thiên hà đó. Sự khác biệt này được giải thích bởi sự hiện diện của vật chất tối, thứ làm tăng thêm khối lượng và do đó, tăng thêm lực hấp dẫn.

Vật chất tối không tương tác với lực điện từ, đó là lý do tại sao chúng ta không thể phát hiện trực tiếp bằng kính thiên văn hoặc các thiết bị khác hoạt động dựa trên ánh sáng. Tuy nhiên, các nhà khoa học đang nghiên cứu các phương pháp khác nhau để quan sát tác động của vật chất tối, chẳng hạn như đo lường cách nó bẻ cong ánh sáng (một hiện tượng được gọi là thấu kính hấp dẫn).

Năng lượng tối là gì?

Trong khi vật chất tối làm tăng thêm khối lượng và ảnh hưởng đến lực hấp dẫn, năng lượng tối lại là một lực thậm chí còn bí ẩn hơn. Không giống như vật chất tối, vốn có lực hấp dẫn, năng lượng tối dường như có tác dụng ngược lại—nó khiến vũ trụ giãn nở với tốc độ ngày càng nhanh. Các nhà khoa học lần đầu tiên phát hiện ra tác động của năng lượng tối khi họ quan sát thấy các thiên hà xa xôi di chuyển ra xa chúng ta nhanh hơn dự kiến.

Sự gia tốc này cho thấy sự tồn tại của một lực chống lại lực hấp dẫn và đẩy sự giãn nở của vũ trụ về phía trước.

Năng lượng tối được cho là chiếm khoảng 68% tổng năng lượng của vũ trụ, trong khi vật chất tối chiếm khoảng 27%. 5% còn lại được tạo thành từ vật chất thông thường, hữu hình như các ngôi sao và hành tinh.

Chúng ta nghiên cứu vật chất tối và năng lượng tối như thế nào?

Vì cả vật chất tối và năng lượng tối đều không thể quan sát trực tiếp, các nhà khoa học sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để nghiên cứu tác động của chúng lên vũ trụ hữu hình. Ví dụ, các nhà thiên văn học sử dụng kính thiên văn mạnh để đo chuyển động của các thiên hà và cụm thiên hà. Họ quan sát cách vũ trụ giãn nở và cách các thiên hà tương tác với nhau, điều này giúp họ suy ra sự hiện diện của vật chất tối và năng lượng tối.

Một trong những thí nghiệm quan trọng nhất trong nghiên cứu vật chất tối là tìm kiếm các hạt nặng tương tác yếu (WIMP). Người ta tin rằng những hạt giả định này tạo nên vật chất tối, và các nhà khoa học đang cố gắng phát hiện chúng bằng các máy dò chuyên dụng sâu dưới lòng đất để che chắn chúng khỏi các tia vũ trụ.

Về năng lượng tối, các nhà khoa học nghiên cứu bức xạ "phông vi sóng vũ trụ", tức là dư ảnh hưởng của Vụ nổ lớn. Bằng cách nghiên cứu bức xạ này, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về cách vũ trụ giãn nở theo thời gian và năng lượng tối đã ảnh hưởng đến sự giãn nở của nó như thế nào.

Tương lai của nghiên cứu vật chất tối và năng lượng tối

Mặc dù chúng ta đã học được rất nhiều về vật chất tối và năng lượng tối trong những năm gần đây, nhưng vẫn còn rất nhiều điều cần khám phá. Những tiến bộ mới trong công nghệ và thử nghiệm đang giúp các nhà khoa học đạt được những bước tiến trong việc tìm hiểu những lực bí ẩn này. Sự phát triển của các kính thiên văn lớn hơn và nhạy hơn hứa hẹn sẽ cung cấp thêm nhiều manh mối về bản chất của vật chất tối và năng lượng tối.

Các nhà khoa học hy vọng rằng bằng cách hiểu rõ hơn về vật chất tối và năng lượng tối, chúng ta có thể hiểu sâu hơn về hoạt động cơ bản của vũ trụ. Liệu những lực vô hình này có nắm giữ chìa khóa để hiểu nguồn gốc của vũ trụ, hay thậm chí là số phận cuối cùng của nó?

Kết luận: Bí ẩn vẫn còn tiếp diễn

Vật chất tối và năng lượng tối có thể vẫn còn là bí ẩn đối với chúng ta, nhưng ảnh hưởng của chúng lên vũ trụ là không thể phủ nhận. Khi chúng ta tiếp tục phát triển các công nghệ mới và trau dồi hiểu biết, một ngày nào đó chúng ta có thể khám phá ra những bí mật của những thế lực vô hình này. Hiện tại, vật chất tối và năng lượng tối vẫn là trọng tâm của nghiên cứu khoa học, mang đến cho chúng ta cái nhìn thoáng qua về những bí ẩn chưa được biết đến của vũ trụ.

Bạn nghĩ sao? Liệu chúng ta có bao giờ hiểu hết những hiện tượng vũ trụ này, hay chúng sẽ mãi là một phần của những bí ẩn lớn nhất của vũ trụ? Hãy cùng tò mò và tiếp tục khám phá!