Ánh sáng bí ẩn trong Dải Ngân Hà có thể là dấu vết đầu tiên của vật chất tối

Một tia gamma bí ẩn từ trung tâm thiên hà của chúng ta có thể là dấu hiệu được tìm kiếm từ lâu của vật chất tối (Ảnh: Shutterstock)

Các nhà khoa học có thể vừa tiến một bước gần hơn đến việc giải mã một trong những bí ẩn lớn nhất của vũ trụ - vật chất tối. Một vầng sáng tia gamma kỳ lạ phát ra từ trung tâm Dải Ngân Hà được cho là dấu hiệu đầu tiên có thể quan sát được của loại vật chất vô hình này, thứ được cho là chiếm tới 85% tổng khối lượng vũ trụ nhưng chưa từng được phát hiện trực tiếp.

Trong nghiên cứu đăng trên Physical Review Letters ngày 16/10, nhóm nhà khoa học do Moorits Muru (Viện Vật lý thiên văn Leibniz Potsdam) dẫn đầu, cùng Giáo sư Joseph Silk của Đại học Johns Hopkins, đã sử dụng siêu máy tính để mô phỏng sự hình thành của Dải Ngân Hà và dự đoán vị trí nơi vật chất tối tập trung.

Khi so sánh với bản đồ thực tế thu được từ Kính viễn vọng không gian Fermi của NASA, nhóm phát hiện rằng các vùng phát tia gamma quan sát được trùng khớp đáng kinh ngạc với các khu vực mà mô phỏng cho thấy vật chất tối có thể va chạm và hủy diệt lẫn nhau.

Theo Giáo sư Silk, tia gamma - dạng bức xạ năng lượng cao nhất trong vũ trụ - có thể là manh mối đầu tiên cho thấy vật chất tối thực sự tồn tại. Ông nhấn mạnh: "Vật chất tối giữ các thiên hà lại với nhau, nhưng chúng ta vẫn chưa biết nó là gì. Ánh sáng mà chúng tôi quan sát ở trung tâm Dải Ngân Hà có thể chính là tín hiệu từ những va chạm đó".

Tuy nhiên, giới khoa học vẫn còn một giả thuyết cạnh tranh rằng ánh sáng này có thể phát ra từ các sao neutron quay cực nhanh - được gọi là pulsar mili-giây. Dù vậy, mô hình pulsar yêu cầu tồn tại số lượng lớn các sao như vậy - nhiều hơn hẳn số đã được phát hiện, nên chưa thể coi là lời giải thích thuyết phục.

Các mô phỏng mới cũng cho thấy vật chất tối ở trung tâm thiên hà không phân bố hình cầu, mà có dạng hơi dẹt, giống hình trứng, trùng khớp với cấu trúc phình trung tâm mà NASA từng ghi nhận. Kết quả này mở ra khả năng rằng chính các va chạm của hạt vật chất tối, chẳng hạn như WIMPs - đang tạo ra nguồn sáng gamma bí ẩn này.

Để xác nhận, các nhà khoa học đang trông đợi dữ liệu từ Đài quan sát Cherenkov Telescope Array (CTAO) - hệ thống kính thiên văn tia gamma thế hệ mới đặt tại Chile và Tây Ban Nha, dự kiến hoạt động vào năm 2027. Với độ phân giải cao gấp nhiều lần Fermi, CTAO có thể giúp xác định liệu các tia gamma này mang năng lượng đặc trưng của pulsar hay của sự hủy diệt vật chất tối.

Giáo sư Silk nhận định: "Nếu chúng tôi phát hiện tín hiệu rõ ràng của các va chạm hạt vật chất tối, đó sẽ là 'khẩu súng bốc khói' - bằng chứng không thể chối cãi cho sự tồn tại của vật chất tối".

Từ ánh sáng mờ nơi trung tâm Dải Ngân Hà, nhân loại có thể đang dõi theo dấu vết đầu tiên của một thế giới vật chất vô hình - chìa khóa để hiểu rõ hơn cấu trúc, nguồn gốc và số phận của vũ trụ.