Năng lượng tối và vật chất tối có thể không hề tồn tại như giới khoa học tin tưởng trong suốt gần một thế kỷ qua

Một nghiên cứu mới cho thấy giả thuyết mà các nhà khoa học vẫn tin trong suốt gần một thế kỷ qua: năng lượng tối chiếm hơn 68% và vật chất tối chiếm 27% của vũ trụ, những các hành tinh và vì sao chỉ chiếm khoảng 5% là không đúng.

• Nghiên cứu mới khẳng định: Bí ẩn "năng lượng tối" có thể không tồn tại
• Sau tất cả loại vật chất bí ẩn chiếm quá nửa vũ trụ bị che giấu hàng tỉ năm đã bị phát hiện

Các nhà khoa học cho rằng năng lượng tối, thành phần thúc đẩy quá trình tăng tốc giãn nở vũ trụ, mạnh mẽ hơn cả lực hấp dẫn và vật chất tối, yếu tố khiến các vì sao chuyển động. Đây là hai trong số các bí ẩn lớn nhất của ngành thiên văn học.

Nhưng một nhà nghiên cứu đến từ đại học Geneva (UNIGE) ở Thụy Sĩ đã minh họa được các hiện tượng mà không cần đến vật chất tối và năng lượng tối. Theo đó, hai khái niệm về vật chất tối và năng lượng tối không còn hợp lý nữa.

Theo Science Daily, vũ trụ và lịch sử tiến hóa được mô tả tượng trưng bằng các phương trình trong thuyết tương đối rộng của Einstein, cơ học lượng tử và lực hấp dẫn phổ quát của Newton. Mô hình vũ trụ trung tâm hiện nay là big bang và sự giãn nở.

Mô hình vũ trụ truyền thống.

Theo André Maeder, giáo sư danh dự bộ môn thiên văn của UNIGE, mô hình truyền thống trên chưa tính đến sự biến thiên quy mô của không gian rỗng, yếu tố hình thành nên các phương trình tương đối rộng của Einstein, được biểu thị bằng một số lượng thường gọi là "hằng số vũ trụ" (cosmological constant).

Phương trình tương đối rộng nguyên bản của Einstein. (Ảnh: UTokyo Research).

Maeder đã thay đổi lại giả định không gian rỗng trong mô hình cũ từ hằng số thành biến thiên để xây dựng và thử nghiệm ba mô hình mới.

Mô hình đầu tiên được xây dựng dựa trên thuyết tương đối rộng của Einstein, các phương trình vật lý đã bao gồm sự gia tốc giãn nở vũ trụ. Các kết quả tính toán đều phù hợp với các quan sát. Mô hình này không cần tới các yếu tố năng lượng tối hay năng lượng phân tử mà vẫn dự đoán được sự giãn nở đang gia tốc của vũ trụ.

Thử nghiệm thứ hai dựa trên lực hấp dẫn của Newton (một phiên bản cụ thể của các phương trình tương đối rộng) áp dụng cho các cụm thiên hà. Mô hình này có thể giải thích được tốc độ cao của các thiên hà trong các cụm thiên hà mà không cần đến vật chất tối.

Thử nghiệm thứ ba xem xét độ phân tán tốc độ của các vì sao quay quanh thiên hà Milky Way, thiên hà chứa Trái Đất. Sự phân tán tốc độ này được giải thích rõ ràng dựa trên giả thuyết không gian rỗng bất biến (không thay đổi) truyền thống. Kết quả độc đáo này là điều mà trước giờ khoa học vẫn chưa thống nhất.

Phát hiện mới của giáo sư André Maeder sẽ mở đường cho một khái niệm mới gây nhiều nghi vấn và tranh cãi trong thiên văn. Ông cho rằng, vật chất tối và năng lượng tối, hai trong những bí ẩn lớn nhất của vũ trụ cuối cùng cũng được giải mã.

Nghiên cứu được xuất bản trên tạp chí vật lý thiên thể The Astrophysical Journal.

Lịch sử phát hiện, nghiên cứu vật chất tối và năng lượng tối

Năm 1933, Fritz Zwicky, một nhà thiên văn Thụy Sĩ đã công bố một khám phá chấn động thế giới: vũ trụ có nhiều vật chất hơn những cái chúng ta đã thấy trong thực tế và vật chất đó được gọi là vật chất tối.

Đến những năm 1970, nhà thiên văn Mỹ Vera Rubin dùng khái niệm vật chất tối để giải thích sự dịch chuyển và tốc độ của các vì sao khiến nó càng trở nên quan trọng hơn.

Năm 1998, một nhóm các nhà vật lý thiên thể Úc và Mỹ đã phát hiện sự gia tốc của vũ trụ đang giãn nở và được gọi là năng lượng tối được cho là mạnh hơn cả lực hấp dẫn của Newton. Khám phá này lại kiến thế giới chấn động lần thứ hai và nó được trao giải Nobel vật lý 2011.

Từ khi được phát hiện, giới khoa học đã thực hiện rất nhiều công trình nghiên cứu để xác định vật chất tối và năng lượng tối nhưng tất cả đều không có kết quả. Chúng trở thành hai bí ẩn đã thách thức giới thiên văn trong gần một thế kỷ qua.

Tháng 4 năm nay, một nhóm nhà khoa học Hungary cũng đã công bố giả thuyết mô hình vũ trụ mới không cần năng lượng tối. Giải thuyết này coi mật độ vật chất vũ trụ là khác nhau, nên sự giãn nở vũ trụ cũng khác nhau. Các kết quả tính toán cũng cho thấy mô hình này phù hợp với thuyết tương đối rộng và cũng lý giải được sự giãn nở vũ trụ không có năng lượng tối.

Xem thêm: Vật chất tối, năng lượng tối và những bí ẩn chưa được khám phá