Hé lộ bí ẩn vật chất tối: Dấu vết từ các hố đen ở vũ trụ khác

Theo trang Daily Mail (Anh), một giả thuyết mới cho rằng vật chất tối không phải là hạt vật chất chưa từng được phát hiện, mà thực chất là các hố đen cổ xưa đến từ một vũ trụ khác.

Các nhà thiên văn học ước tính vật chất tối chiếm khoảng 27% khối lượng vũ trụ, đóng vai trò như một loại “keo hấp dẫn” giữ các thiên hà không bị tách rời.

Từ trước đến nay, phần lớn giới khoa học đều tin rằng vật chất tối được tạo thành từ một loại hạt vô hình, không hấp thụ cũng không phản xạ ánh sáng.

Tuy nhiên, một lý thuyết mới đưa ra cách lý giải hoàn toàn khác: vật chất tối có thể là tàn dư của những hố đen tồn tại từ trước Vụ Nổ Lớn (Big Bang). Những hố đen “tàn tích” này rất nhỏ, có mật độ khối lượng cực lớn và hoàn toàn vô hình, ngoại trừ lực hấp dẫn mà chúng tạo ra.

Theo Giáo sư Enrique Gaztanaga tại Đại học Portsmouth, đây có thể là “ứng viên hàng đầu” trong hành trình giải mã vật chất tối.

Chìa khóa của giả thuyết táo bạo này nằm ở một ý tưởng gây tranh cãi: vũ trụ của chúng ta không phải là điểm khởi đầu tuyệt đối, mà đã có một vũ trụ tồn tại trước đó. Vụ Nổ Lớn chỉ đơn thuần là giai đoạn chuyển tiếp giữa hai chu kỳ.

“Ý tưởng là vật chất tối có thể không phải là một loại hạt mới, mà là tập hợp các hố đen hình thành trong giai đoạn vũ trụ co sụp trước đó, rồi ‘bật nảy’ trở lại”, ông Gaztanaga giải thích.

Theo mô hình phổ biến hiện nay, vũ trụ bắt đầu từ một điểm có mật độ vô hạn - gọi là “kỳ dị” (singularity) - rồi trải qua giai đoạn giãn nở cực nhanh (lạm phát), dấu vết vẫn còn được quan sát ngày nay dưới dạng bức xạ nền vi sóng vũ trụ.

Tuy nhiên, khái niệm “mật độ vô hạn” lại khiến nhiều nhà khoa học không hài lòng, bởi nó dường như phá vỡ các quy luật vật lý cơ bản. Để khắc phục điều này, ông Gaztanaga đề xuất mô hình “vũ trụ bật nảy”.

Theo đó, vũ trụ từng co lại vào cuối chu kỳ trước, nén đến trạng thái cực kỳ đậm đặc (nhưng không vô hạn). Khi đạt đến một ngưỡng nhất định, nó “bật nảy” và giãn nở mạnh mẽ, tạo nên vũ trụ mà chúng ta đang sống.

“Vụ Nổ Lớn tương ứng với một cú ‘bật nảy’ từ giai đoạn co sụp trước đó, chứ không phải là khởi đầu tuyệt đối của mọi thứ. Nó đánh dấu sự khởi đầu của quá trình giãn nở mà chúng ta quan sát, nhưng chưa chắc là điểm khởi đầu của thời gian”, ông giải thích.

Điểm quan trọng của giả thuyết này là khả năng các hố đen đã “sống sót” qua giai đoạn co sụp. Điều đó có nghĩa là những hố đen hình thành từ các thiên hà của vũ trụ trước vẫn có thể tồn tại và trôi nổi trong vũ trụ hiện nay.

“Những hố đen ‘tàn tích’ này sẽ tồn tại sang pha giãn nở mà chúng ta quan sát hôm nay và hành xử đúng như vật chất tối: chỉ tương tác thông qua hấp dẫn, không phát ra ánh sáng”, ông Gaztanaga cho biết.

Dù nghe có vẻ xa vời, giả thuyết này lại giúp tránh được nhiều vấn đề nan giải của mô hình hiện tại. Các nhà khoa học không cần phải giải thích trạng thái kỳ dị có mật độ vô hạn, cũng không cần giả định thêm một loại hạt bí ẩn để lý giải vật chất tối.

Đáng chú ý, giả thuyết về hố đen tàn tích còn có thể lý giải một số phát hiện gây tranh cãi từ kính viễn vọng không gian James Webb Space Telescope (JWST). Khi quan sát những ánh sáng sơ khai nhất của vũ trụ, JWST phát hiện các “chấm đỏ sáng” xuất hiện chỉ vài trăm triệu năm sau Vụ Nổ Lớn.

Giới khoa học cho rằng đây có thể là những hố đen đang phát triển cực nhanh, thậm chí là tiền thân của các hố đen siêu lớn ở trung tâm thiên hà. Tuy nhiên, theo hiểu biết hiện tại, rất khó lý giải vì sao chúng có thể lớn lên nhanh đến vậy.

Nếu các hố đen di vật đã tồn tại ngay từ thuở sơ khai của vũ trụ, chúng sẽ có “lợi thế xuất phát” đáng kể, giúp phát triển nhanh hơn nhiều so với dự đoán.

Dẫu vậy, ông Gaztanaga thừa nhận giả thuyết này vẫn cần thêm nhiều kiểm chứng. Các nhà khoa học sẽ phải đối chiếu với dữ liệu từ sóng hấp dẫn nền cũng như các phép đo chính xác của bức xạ nền vi sóng vũ trụ.

“Câu hỏi then chốt là giả thuyết nào phù hợp nhất với quan sát thực nghiệm và đó là điều chúng ta hoàn toàn có thể kiểm chứng”, ông nhấn mạnh.

Nếu được xác nhận, lý thuyết này không chỉ giúp giải mã bản chất của vật chất tối mà còn có thể làm sáng tỏ một trong những câu hỏi lớn nhất của vũ trụ học: liệu Vụ Nổ Lớn có thực sự là điểm khởi đầu của tất cả?