Năng lượng tối là gì? Những bí ẩn về năng lượng tối và vật chất tối

năng lượng tối là gì

Trong quá trình nghiên cứu và tính toán vũ trụ, các nhà thiên văn đã phát hiện ra nhiều điều. Trong đó thấy rằng ⅔ vũ trụ được tạo ra từ năng lượng tối bí ẩn. Vậy năng lượng tối là gì? Ngoài vũ trụ còn bí ẩn nào về năng lượng tối và vật chất tối mà chúng ta chưa biết? 

Năng lượng tối là gì?

Chắc chắn khi theo dõi các chương trình khoa học bạn cũng được nghe nhắc đến năng lượng tối. Vậy năng lượng tối là gì

Năng lượng tối chính là loại năng lượng vô hình ở trong vũ trụ được hình thành từ thuyết tương đối rộng của Einstein. Theo như thuyết tương đối rộng cho rằng sự có mặt của năng lượng này là cần thiết. Bởi nó liên quan trực tiếp đến gia tốc giãn nở của vũ trụ. Đến hiện tại vũ trụ có tốc độ giãn nở rất lớn và ngày càng tăng nhanh. 

Điều này được giải thích là do thành phần năng lượng trong vũ trụ. Nó sẽ gồm ba thành phần chính yếu là: vật chất thông thường, vật chất tối, năng lượng tối. Ở 3 loại thì chỉ có vật chất thường và vật chất tối giúp hạn chế vũ trụ nở ra bởi tương tác hấp dẫn. 

năng lượng tối là gì
Năng lượng tối gây ra sự giãn nở trong vũ trụ

Thế nhưng vũ trụ vẫn giãn nở bởi năng lượng tối chiếm đến 68,3% tổng vật chất. Chúng đóng vai trò quan trọng khi mật độ trung bình thấp hơn nhiều so với mật độ vật chất. Nhưng chiếm ưu thế trên toàn bộ vũ trụ vì không có tính tập trung như dạng vật chất. Hơn nữa xét về mật độ đồng đều thì nó có mặt ở mọi nơi trong vũ trụ bao la. 

Năng lượng tối và vật chất tối khác nhau như thế nào? 

Hiểu rõ hơn về năng lượng tối là gì? Vũ trụ rộng lớn nhưng hầu hết bị che khuất trong khoảng tầm nhìn đơn giản. Điều đó khiến chúng ta không nhìn thấy hay chạm vào nó. Các nhà khoa học đã chỉ ra phần lớn vũ trụ sẽ bao gồm năng lượng tối và vật chất tối. Sự khác biệt của năng lượng tối và vật chất tối là sự đối nghịch nhau. 

Trong khi vật chất tối làm chậm quá trình giãn nở của vũ trụ. Còn năng lượng tối lại tăng tốc độ giãn nở hơn. Vật chất tối hoạt động giống với một lực hấp dẫn và giữ vũ trụ lại với nhau. Điều đó xảy ra là do vật chất tối tương tác cùng lực hấp dẫn nhưng không phản xạ, hấp thụ ánh sáng hay phát ra ánh sáng. 

năng lượng tối là gì
Năng lượng tối chiếm đến ⅔ thành phần vũ trụ

Năng lượng tối thì khác hoàn toàn, nó là một lực đẩy. Tồn tại như loại phản trọng lực để thúc đẩy sự giãn nở ngày càng nhanh chóng của vũ trụ. 

Những bí ẩn về năng lượng tối và vật chất tối

Bên cạnh năng lượng tối là gì? Con người chỉ là một phần cực nhỏ bé trong vũ trụ và không thể khám phá hết được vũ trụ bao la. Nhất là cũng không thế biết chắc thế nào là đủ về vũ trụ mênh mông ngoài kia. Đương nhiên là bao gồm cả những kiến thức về năng lượng tối và vật chất tối. 

Năng lượng tối gây ra sự giãn nở của vũ trụ

Ngay từ khi ngành thiên văn bắt đầu đi vào tìm hiểu đều đã xác định vũ trụ là vô cùng rộng lớn. Đã có một nhóm các nhà khoa học đưa ra tính toán dựa trên nghiên cứu các cụm thiên hà. Họ xác định nhờ phương pháp gọi là galweight để có được kết quả. Thông qua đó nhận định được quỹ đạo thiên hà trong các cụm thiên hà. 

Đồng thời cũng xác định được thiên hà nào thuộc vào cụm nào. Bằng cách này đã có thể xác định được đến 98% khối lượng của từng cụm thiên hà. Trong đó hỗn hợp vật chất và vật chất tối có chiếm khoảng 80%.

bí ẩn năng lượng tối
Các nhà khoa học xác minh được năng lượng tối gây giãn nở vũ trụ nhưng vẫn còn là bí ẩn

Loại vật chất làm đau đầu các nhà khoa học nhất trong nhiều thập kỷ chính là vật chất tối. Vì lúc đó chỉ mới phát hiện tương tác hấp dẫn với vật chất khác. 

Nhờ phát hiện trên cũng cho thấy thực tế rằng gần như toàn bộ vũ trụ được tạo lên từ loại vật chất mà con người chưa thể nào giải thích được. Và họ đưa ra một giải thuyết về sự giãn nở vũ trụ chính là bởi năng lượng tối bí ẩn. Tuy nhiên vẫn cần đến những nghiên cứu sâu hơn. 

Những “lỗ thủng” vũ trụ do năng lượng tối gây ra

Đây là một nghiên cứu mới được công bố đã đưa ra lời giải thích về khoảng trống bí ẩn, méo mó. Đôi khi là cả những viền đỏ trông như những lỗ thủng trống hoác xuất hiện trên bầu trời. Thế nhưng theo các nhà nghiên cứu năng lượng tối là gì thì khoảng trống đó lại là một điều tốt. 

Các nhà khoa học đã đo được biến dạng tại khu vực viền các khoảng trống không gian cách Trái Đất đến 5,5 tỉ năm ánh sáng. Nó đã mô hình hoá một cách chính xác sự chuyển động trong các thiên hà. Theo đó, tại khu vực viền quanh “lỗ thủng” đã xuất hiện một số ánh sáng màu đỏ. Đây là kết quả của “dịch chuyển đỏ”- chứng minh các thiên hà di động. 

lỗ thủng vũ trụ
Một đám mây điện tích giống như lỗ thủng

Mỗi khi di chuyển ra phía xa, bước sóng từ ánh sáng thiên hà sẽ bị kéo dài. Nó đã tạo ra hiệu ứng thị giác làm chúng đỏ hơn. Trường hợp ngược lại, thiên hà di chuyển về gần chúng ta thì nó sẽ trở nên xanh hơn. 

Khi các “dịch chuyển đỏ” sinh ra sẽ làm cho lỗ thủng vũ trụ thêm lớn hơn nhiều. Nói theo cách khác, các khoảng trống dị thường mà thiên văn quan sát được là do kết quả của việc thiên hà di chuyển ra xa. Lúc ấy khu vực trống không ánh sáng sao ở giữa khiến các thiên hà di chuyển. 

Liệu vật chất tối có thể nhìn thấy được?

Những điều nói ở trên đều mặc định vật chất tối và năng lượng tối đều không thể nhìn được. Vậy ở nội dung này sẽ hoàn toàn mâu thuẫn với mọi thứ được nói đến bên trên. Vật chất tối không hề tương tác với ánh sáng ở bất kỳ dạng nào của bức xạ điện từ. Nhưng hoàn toàn có thể tương tác với chính nó. 

Lý thuyết của vật chất đã chỉ ra rằng nó gồm những hạt sơ cấp được gọi tắt là WIMP. Nó có thể hủy lẫn nhau nếu chúng gặp nhau. Trong vũ trụ rộng lớn các hạt không xảy ra va chạm thường xuyên nhưng thi thoảng sẽ xảy ra va chạm. 

vật chất tối
Chúng ta có khả năng nhìn thấy khi chúng va chạm và tạo ra bức xạ

Trường hợp hai hạt WIMP hủy lẫn nhau sẽ tạo ra một bức xạ nhìn thấy ở dạng tua gamma. Cũng có khả năng chúng giải phóng các hạt quen thuộc hơn như electron, phản hạt hay positron. 

Những điều trên đây đều có cơ sở bởi hai thí nghiệm tại vũ trụ đều mang đến tín hiệu. Nó cũng đều mang đến dấu hiệu hấp dẫn lạ đang diễn ra tại không gian sâu thẳm. Kính thiên văn vũ trụ cũng thu được chút ánh loé sáng mờ nhạt nhưng khác lạ từ tia gamma. Tín hiệu đó trông giống như sự phân huỷ của hạt vật chất tối. Và đến nay những bằng chứng hiện có về nó vẫn là sự mơ hồ. 

Trái Đất có sự tồn tại của vật chất tối

Cùng với tìm hiểu năng lượng tối là gì? Theo như lý thuyết mà các nhà khoa học xác định thì chúng ta đang bơi trong vật chất tối. Vì loại vật chất này thụ động nên phần lớn thời gian nó lướt qua và không ai trên mặt đất cảm nhận được. 

Có suy luận cho rằng một hạt vật chất tối có khả năng va chạm đến một nguyên tử vật chất bình thường. Nó đã tạo ra cú hích mang đến khả năng phát hiện được ở dạng tín hiệu nhiệt, lượng nhiệt đó hết sức nhỏ. Một vài thí nghiệm xu hướng đã khẳng định dấu hiệu nhen nhóm của tín hiệu vật chất tối. 

vật chất tối
Một vài thí nghiệm thiên văn học đã cho thấy tín hiệu của vật chất tối

Dù là thế nhưng nhiều người tin tưởng thuyết đó đều không xem kết quả có sức thuyết phục. Sau đó đã có một thí nghiệm LUX làm sáng tỏ tình hình hơn chỉ ra độ nhạy tốt hơn so với thí nghiệm dò tìm. Những phát hiện thuộc về trường Đại học Brown đều mong muốn sẽ làm rõ vấn đề được nhiều người quan tâm. 

Có thể tạo ra vật chất tối cho riêng mình

Tại CERN đã chỉ ra mục tiêu này là lớn dành cho chiếc máy va chạm Hadron lớn. Các nhà khoa học đã tiến hành sản xuất vật chất tối trong phòng thí nghiệm. Cơ sở cốt lõi chính là đưa các hạt va vào nhau để chúng không còn sự bình lặng vật lý nữa.  

Còn về căn bản, năng lượng khổng lồ tạo ra tại LHC có khả năng tự chuyển hoá thành hạt đa dạng. Với cách này, các nhà vật lý học đã tìm thấy boson Higgs. Còn loại hạt WIMP cũng kích cỡ, khối lượng theo lý thuyết dự đoán được tạo ra từ LHC. 

thí nghiệm sản xuất vật chất tối
Những thí nghiệm sản xuất vật chất tối đã được tiến hành

Càng là hạt vật chất tối lại càng khó tìm do tính chất lảng tránh của chúng. Tất cả đều có xu hướng bay ra khỏi detector và không nhìn thấy được. Chính vì thế nên thoạt nhìn sẽ thấy sự thiếu hụt năng lượng ở phản ứng LHC. 

Trường hợp hạt WiMP đã có mặt tại đó sẽ khiến máy vi tính tìm ra trong máy vi tính khổng lồ. Chúng sẽ xuất hiện khi cỗ máy va chạm khởi động với nhau. 

Chất liệu tối thật sự nổi trội

Từ những quan trắc mới nhất thông tin từ đài thiên văn Planck. Ngoài việc lý giải năng lượng tối là gì? Nó còn các định được vũ trụ đến 68.3% năng lượng tối, 26.8% vật chất tối và 4.9% còn lại là vật chất bình thường.

Một viễn cảnh khác u ám đưa ra giải thuyết hơn 95% vũ trụ tối tăm. Cơ bản nó không quan sát được những phần vũ trụ không bao gồm vật chất. Khi ấy phần lớn vật chất sẽ không bao gồm nguyên tử giống nguyên tử cấu tạo nên chúng ta. 

Vũ trụ tối cũng có “cuộc sống” riêng

Vào năm 2011, một nghiên cứu của trường Đại học Stanford chỉ ra vật chất tối tạo ra nguyên tử tối. Từ đó đã khởi tạo ra ngành hoá học tối.

vũ trụ tối
Những ngôi sao và hành tính tối nếu xảy ra trường hợp vũ trụ tối có “cuộc sống” riêng

Lại một thí nghiệm mới tại Đại học New York đã có bước tiến xa. Họ đã chỉ ra giả thuyết cấu tạo vật chất tối trong vũ trụ. 

Tuy nhiên, chuyện đó không thể nào xảy ra được nên các nhà vật lý tại Harvard đã lý thuyết hoá hơn. Họ cho rằng vật chất tối nào đó có thể lạnh đi rồi co lại giống khí hydrogen. Do đó dẫn đến khả năng thiên hà tối và có lẽ ngôi sao và hành tinh tối.

>> Xem thêm:

Vũ trụ rộng bao nhiêu? Những sự thật thú vị về vũ trụ bao la

Hạt hạ nguyên tử là gì? Các hạt lý giải mọi thứ trong vũ trụ cần biết

Như vậy, qua bài viết đã trả lời được câu hỏi: “năng lượng tối là gì?”. Không chỉ thế còn cung cấp thông tin liên quan đến những bí ẩn về năng lượng tối và vật chất tối. Hy vọng với những thông tin trên đây sẽ phần nào giúp các bạn có thêm kiến thức về vũ trụ bao la.