Vũ trụ mà chúng ta nhìn thấy mỗi đêm chỉ là phần nổi rất nhỏ của một thực thể khổng lồ và đầy bí ẩn. Từ các quan sát thiên hà, các nhà khoa học phát hiện rằng khối lượng có thể quan sát được – bao gồm sao, hành tinh và bụi vũ trụ – chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng khối lượng – năng lượng của toàn vũ trụ. Phần còn lại, chiếm đến hơn 95%, thuộc về vật chất tối và năng lượng tối – những thành phần mà chúng ta không thể nhìn thấy trực tiếp nhưng tác động mạnh mẽ đến cấu trúc và sự vận động của vũ trụ.
Vật chất tối nền tảng vô hình của vũ trụ
Khái niệm vật chất tối xuất hiện khi các nhà thiên văn nhận ra chuyển động của các thiên hà không thể giải thích chỉ bằng khối lượng quan sát được. Các ngôi sao ở rìa thiên hà di chuyển nhanh đến mức lẽ ra chúng phải bị văng ra ngoài, nhưng thực tế không như vậy. Điều này cho thấy tồn tại một dạng vật chất vô hình bổ sung lực hấp dẫn để giữ chúng lại.
Điều thú vị là vật chất tối không phát sáng, không phản xạ và cũng không hấp thụ bức xạ điện từ. Cách duy nhất để nhận biết nó là thông qua hiệu ứng hấp dẫn mà nó tạo ra lên những vật thể xung quanh. Các mô hình hiện nay cho rằng vật chất tối chiếm khoảng 27% tổng khối lượng – năng lượng của vũ trụ, nhiều gấp 5 lần vật chất thông thường. Hiểu rõ về nó đồng nghĩa với việc hiểu về cách các thiên hà hình thành, phát triển và tương tác trong vũ trụ rộng lớn.
>>>Tham khảo thêm: Khám phá công nghệ tàu vũ trụ và bước tiến chinh phục vũ trụ
Năng lượng tối động lực thúc đẩy giãn nở vũ trụ
Nếu vật chất tối chịu trách nhiệm gắn kết các thiên hà, thì năng lượng tối lại làm điều ngược lại: đẩy vũ trụ giãn nở ngày càng nhanh. Quan sát các siêu tân tinh và bức xạ phông vi sóng vũ trụ cho thấy sự giãn nở này không hề chậm lại mà tăng tốc, buộc các nhà khoa học đưa ra giả thuyết về một dạng năng lượng bí ẩn, chiếm tới 68% vũ trụ.
Câu hỏi lớn đặt ra: năng lượng tối có nguồn gốc từ đâu và liệu nó có tồn tại mãi mãi? Một số giả thuyết cho rằng nó liên quan đến hằng số vũ trụ trong thuyết tương đối rộng của Einstein, trong khi những nghiên cứu khác lại hướng tới các trường năng lượng mới. Dù câu trả lời còn bỏ ngỏ, nhưng việc tìm hiểu năng lượng tối có thể quyết định cách nhân loại hình dung về vận mệnh cuối cùng của vũ trụ – tiếp tục giãn nở vô tận hay một ngày nào đó co sụp trở lại.
Thiên văn học mở đường giải mã bóng tối vũ trụ
Sự phát triển của thiên văn học hiện đại đã mở ra cánh cửa quan sát những điều trước đây không thể tưởng tượng. Các kính thiên văn không gian như Hubble và James Webb không chỉ ghi lại hình ảnh ngoạn mục mà còn cung cấp dữ liệu quý giá về sự phân bố vật chất và năng lượng trong vũ trụ. Một trong những bằng chứng mạnh mẽ nhất cho sự tồn tại của vật chất tối chính là hiện tượng thấu kính hấp dẫn – nơi ánh sáng từ các thiên hà xa xôi bị bẻ cong do lực hấp dẫn từ khối lượng vô hình.
Song song đó, các phòng thí nghiệm dưới lòng đất và máy gia tốc hạt đang tìm kiếm những hạt cơ bản được cho là cấu thành vật chất tối. Dù chưa có bằng chứng trực tiếp, nhưng từng mẩu thông tin thu thập được đều đưa chúng ta đến gần hơn với lời giải. Cuộc đua này không chỉ là của riêng thiên văn học mà còn là điểm giao thoa giữa vật lý hạt, vũ trụ học và công nghệ quan sát hiện đại.
>>>Tham khảo thêm: Hố đen siêu khối lượng và ý nghĩa với sự tiến hóa thiên hà
Vật chất tối và năng lượng tối hiện vẫn là hai ẩn số lớn nhất trong khoa học hiện đại. Chúng không chỉ quyết định cách vũ trụ hình thành và tiến hóa, mà còn liên quan trực tiếp đến số phận cuối cùng của nó. Dù hành trình tìm hiểu còn dài, nhưng mỗi khám phá mới đều giúp chúng ta tiến gần hơn đến bức tranh toàn cảnh về vũ trụ – nơi phần lớn lại được tạo nên từ những gì mắt thường không thể thấy. Sự tò mò và khát khao khám phá của con người chính là động lực đưa khoa học tiến lên, mở ra cơ hội không chỉ hiểu về vũ trụ mà còn hiểu về chính sự tồn tại của chúng ta trong đó.
