Kính viễn vọng Hubble xác nhận sự tồn tại của RELHIC – Đám mây cổ xưa bị chi phối bởi vật chất tối

Các nhà thiên văn học vừa xác nhận sự hiện diện của một thực thể vũ trụ chưa từng có tiền lệ: một đám mây khí giàu hydro, hoàn toàn không có sao và chịu sự chi phối áp đảo của vật chất tối. Đối tượng này, được đặt biệt danh là “Cloud-9”, chính là ví dụ đầu tiên được xác nhận về một Đám mây H I Bị Giới Hạn Tái Ion Hóa (RELHIC) trong vũ trụ. Phát hiện đột phá này, được công bố chi tiết trên tạp chí The Astrophysical Journal Letters, là kết quả của việc phân tích tỉ mỉ dữ liệu thu thập từ Kính viễn vọng Không gian Hubble (NASA/ESA).

Cloud-9 tọa lạc rất gần với thiên hà xoắn ốc Messier 94 (M94), cách Trái Đất khoảng 14,3 triệu năm ánh sáng. Ban đầu, hiện tượng dị thường này được phát hiện vào năm 2023 trong một cuộc khảo sát vô tuyến sử dụng kính thiên văn FAST của Trung Quốc với khẩu độ 500 mét. Các quan sát tiếp theo từ Kính thiên văn Green Bank và mạng lưới VLA (Very Large Array) tại Hoa Kỳ đã củng cố thêm bằng chứng về dấu hiệu vô tuyến của nó. Việc xác nhận cuối cùng về sự vắng bóng của các ngôi sao trong đám mây đã được thực hiện nhờ công cụ Máy ảnh Khảo sát Tiên tiến (ACS) trên kính Hubble, chính thức khẳng định Cloud-9 là một tàn tích vũ trụ đã không thể khởi động quá trình hình thành sao.

Các thông số định lượng quan trọng của vật thể này bao gồm đường kính của lõi hydro trung hòa ước tính khoảng 4900 năm ánh sáng, cùng với khối lượng khí hydro được tính toán xấp xỉ một triệu lần khối lượng Mặt Trời. Tuy nhiên, dựa trên các phép tính cân bằng áp suất khí và lực hấp dẫn của vật chất tối, tổng khối lượng của Cloud-9 lên tới con số khổng lồ 5 tỷ khối lượng Mặt Trời. Điều này cho thấy sự thống trị tuyệt đối của vật chất tối. Nhóm nghiên cứu thực hiện khám phá này bao gồm các chuyên gia như Gagandeep Anand (STScI), Rachel Beaton (STScI) và Alejandro Benítez-Llambay (Đại học Bicocca Milan).

Câu hỏi khoa học cốt lõi đặt ra là tại sao vật thể này, dù sở hữu lượng khí dồi dào về mặt lý thuyết để bắt đầu quá trình hình thành sao, lại hoàn toàn không có bất kỳ ngôi sao nào. Các nhà nghiên cứu kết luận rằng Cloud-9 mở ra một “cửa sổ hiếm hoi nhìn vào Vũ trụ tối”, đóng vai trò là minh chứng rõ ràng cho một “câu chuyện về một thiên hà thất bại”. Như Alejandro Benítez-Llambay đã nhận định, việc thiếu vắng các ngôi sao chứng minh cho một lý thuyết, thể hiện “khối xây dựng nguyên thủy của thiên hà đã không hình thành”. Phát hiện này cung cấp bằng chứng thực nghiệm quan trọng cho mô hình vũ trụ học ΛCDM (Lambda-CDM), vốn dự đoán sự tồn tại của các quầng vật chất tối không sao ở quy mô dưới thiên hà.

Tầm quan trọng của khám phá này đối với ngành vật lý thiên văn là vô cùng lớn, bởi nó mang lại cơ hội độc nhất để các nhà khoa học nghiên cứu trực tiếp một cấu trúc bị chi phối hoàn toàn bởi vật chất tối, không bị nhiễu loạn bởi sự phản hồi sao. Cloud-9 khác biệt so với các đám mây hydro đã biết nhờ tính chất nhỏ gọn và hình cầu của nó, gợi ý về sự ổn định về mặt động lực học chứ không phải là một mảnh vỡ. Andrew Fox từ AURA/STScI nhận định rằng khả năng nghiên cứu cấu trúc nơi vật chất tối chiếm ưu thế thông qua thành phần hydro trung hòa của nó mở ra một phương pháp luận mới cho vật lý vật chất tối.