Công trình do nghiên cứu sinh Yash Aggarwal tại University of California, Riverside dẫn đầu, công bố trên Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, đề xuất rằng vật chất tối phân rã có thể giúp giải thích sự xuất hiện của những hố đen rất lớn ở vũ trụ sơ khai. Những hố đen này được Kính thiên văn Không gian James Webb và các quan sát khác phát hiện, và chúng xuất hiện chưa đến một tỷ năm sau Vụ Nổ Lớn, điều mà mô hình tiêu chuẩn khó lý giải.
Ý tưởng chính là năng lượng giải phóng khi vật chất tối phân rã có thể ảnh hưởng đến hóa học của khí trong các thiên hà nguyên thủy. Những thay đổi hóa học này làm tăng khả năng một đám mây khí sụp đổ trực tiếp thành hố đen mà không phải trải qua giai đoạn hình thành sao. Trước đây, các nhà thiên văn nghĩ rằng sụp đổ trực tiếp cần một điều kiện hiếm: một ngôi sao gần đó phải chiếu sáng lên khí trước khi sao mới hình thành.
Nhóm, gồm các thành viên như Flip Tanedo, James Dent và Tao Xu, đã mô phỏng hành vi nhiệt-hóa học của khí có axion phân rã. Họ thấy một khoảng khối lượng vật chất tối giữa 24 và 27 electronvolt có thể tạo điều kiện thuận lợi cho sụp đổ trực tiếp. Các tác giả ghi nhận vật chất tối chiếm khoảng 85% tổng vật chất trong vũ trụ và cho biết chỉ một lượng rất nhỏ năng lượng từ phân rã là đủ để ảnh hưởng đến hóa học; mỗi hạt phân rã cần cung cấp một lượng năng lượng rất nhỏ, tương đương một phần tỷ nghìn tỷ năng lượng của một pin AA đơn lẻ.
Nghiên cứu phát triển từ các hội thảo liên ngành và thảo luận từ năm 2018, và được hỗ trợ bởi National Science Foundation cùng một UCR Hellman Fellowship. Nguồn: UC Riverside.
Từ khó
- vật chất tối — vật chất không phát sáng, chiếm phần lớn vật chất vũ trụ
- phân rã — sự phân tách hay biến đổi thành hạt khác
- sụp đổ trực tiếp — biến đám mây khí thành hố đen mà không tạo sao
- axion — một loại hạt hạ nguyên tử giả thuyết
- mô phỏng — tạo mô hình để dự đoán hành vi
- electronvolt — đơn vị đo năng lượng nhỏ trong vật lý
Mẹo: di chuột, dùng phím Tab hoặc chạm vào các từ được tô sáng trong bài để xem định nghĩa nhanh ngay khi bạn đọc hoặc nghe.
Câu hỏi thảo luận
- Bạn nghĩ giả thuyết rằng vật chất tối phân rã góp phần hình thành hố đen sơ khai sẽ thay đổi hiểu biết về nguồn gốc hố đen như thế nào? Hãy nêu lý do ngắn.
- Nghiên cứu nói rằng chỉ một lượng rất nhỏ năng lượng phân rã cũng đủ ảnh hưởng đến hóa học khí. Theo bạn điều này gợi ý gì về vai trò của vật chất tối trong tiến hóa vũ trụ?
- Nghiên cứu phát triển từ hội thảo liên ngành. Bạn thấy hợp tác giữa các lĩnh vực khác nhau quan trọng thế nào trong các nghiên cứu thiên văn, và vì sao?
