Các nhà vật lý thiên văn phát hiện bằng chứng về cấu trúc vật chất tối khổng lồ gần Hệ Mặt Trời

Các nhà vật lý thiên văn vừa công bố những bằng chứng thuyết phục về sự tồn tại của một cấu trúc vật chất tối khổng lồ, hay còn gọi là subhalo, nằm ở vị trí rất gần với Hệ Mặt Trời của chúng ta. Khám phá mang tính đột phá này được thực hiện nhờ vào việc tận dụng độ chính xác cực cao của các ẩn tinh (pulsar), vốn đóng vai trò như những chiếc đồng hồ bấm giờ hoàn hảo nhất trong không gian vũ trụ. Kết quả nghiên cứu này hoàn toàn phù hợp với các mô hình vũ trụ học hiện đại, vốn dự đoán rằng các thiên hà như Ngân Hà được bao quanh bởi các quầng vật chất tối khuếch tán, bên trong chứa đựng các cụm nhỏ hơn gọi là subhalo.

Phát hiện chi tiết này đã được trình bày trong một bài báo khoa học đăng trên tạp chí uy tín Physical Review Letters vào ngày 29 tháng 1 năm 2026. Cơ sở của nghiên cứu dựa trên việc ghi lại những thay đổi tương quan cực nhỏ trong tín hiệu đồng bộ hóa nhận được từ một cặp ẩn tinh cụ thể. Do vật chất tối không tương tác với ánh sáng và hoàn toàn vô hình trước các kính thiên văn truyền thống, sự hiện diện của nó chỉ có thể được suy luận thông qua các tác động trọng lực lên các vật thể xung quanh. Nhóm nghiên cứu, dưới sự dẫn dắt của Tiến sĩ Sukanya Chakrabarti từ Đại học Alabama ở Huntsville, đã tiến hành phân tích tỉ mỉ hiệu ứng trọng lực tác động lên hệ thống ẩn tinh đôi này.

Những nhiễu loạn trọng lực được ghi nhận cho thấy sự tồn tại của một vật thể vô hình với khối lượng ước tính khổng lồ, gấp khoảng 10 triệu lần khối lượng Mặt Trời, và có phạm vi trải rộng lên tới vài trăm năm ánh sáng. Sau khi kiểm tra kỹ lưỡng, nhóm chuyên gia xác nhận không có bất kỳ vật thể hữu hình nào như các ngôi sao hay đám mây khí tương ứng với khối lượng này trong khu vực tính toán, điều này củng cố mạnh mẽ giả thuyết về bản chất vật chất tối của khối lượng đó. Ứng cử viên subhalo này được xác định nằm cách Mặt Trời khoảng 3260 năm ánh sáng, tương đương với khoảng cách một kiloparsec.

Phương pháp luận được áp dụng trong nghiên cứu này là kỹ thuật đo thời gian ẩn tinh, nơi các sao neutron quay cực nhanh đóng vai trò như những máy đo thời gian siêu chính xác. Những biến dạng ở quy mô vi mô trong chu kỳ quỹ đạo giữa hai ngôi sao như vậy sẽ tiết lộ gia tốc gây ra bởi bất kỳ vật thể khối lượng lớn nào ở gần đó. Cuộc khảo sát đã tập trung vào một tập hợp dữ liệu lớn từ nhiều ẩn tinh khác nhau, trong đó tín hiệu có ý nghĩa nhất được thu thập từ một cặp cụ thể trong số 53 hệ thống được nghiên cứu. Tín hiệu gia tốc ghi nhận được ước tính vào khoảng 10^-9 cm/s^2.

Việc sử dụng gia tốc của các ẩn tinh cho phép các nhà khoa học lần đầu tiên giới hạn được các đặc tính của subhalo vật chất tối trong Dải Ngân Hà thông qua việc phân tích trường gia tốc của cả ẩn tinh nhị phân và ẩn tinh đơn lẻ. Nếu phát hiện này được xác nhận bởi các nghiên cứu độc lập khác, đây sẽ là cấu trúc subhalo vật chất tối đầu tiên ở quy mô này được nhận diện chính thức bên trong Ngân Hà. Thành tựu này cung cấp một công cụ trực tiếp và mạnh mẽ để nghiên cứu bản chất cơ bản của vật chất tối, từ đó giúp thu hẹp và kiểm chứng các mô hình vũ trụ học khác nhau.

Tiến sĩ Chakrabarti nhấn mạnh rằng các subhalo chính là xương sống của các mô hình vật chất tối hiện nay, và giờ đây các nhà nghiên cứu đã có phương tiện để phát hiện chúng, cho phép đưa ra những đánh giá chính xác hơn về khối lượng so với bất kỳ phương pháp nào trước đây. Sự tồn tại của các cụm vật chất tối này vốn đã được các lý thuyết dự đoán từ lâu, nhưng việc quan sát trực tiếp chúng luôn là một thách thức không tưởng, điều này trước đây đã dẫn đến vấn đề vệ tinh còn thiếu khi so sánh dữ liệu thực tế với các mô phỏng lý thuyết.

Khám phá mới này không chỉ giúp giải quyết các mâu thuẫn trong lý thuyết mà còn mở ra tiềm năng to lớn trong việc hiểu rõ hơn về cấu trúc vô hình đang chi phối sự hình thành của toàn bộ vũ trụ. Việc xác định được vị trí và đặc điểm của các subhalo sẽ là chìa khóa để giải mã những bí ẩn lớn nhất của vật lý hiện đại về thành phần không phản xạ ánh sáng này, đồng thời tạo tiền đề cho những nghiên cứu sâu hơn về động lực học của thiên hà chúng ta.