Theo một nghiên cứu mới, trong một hệ sao xa xôi có một ngôi sao dạng Mặt Trời chuyển động quanh một vật thể vô hình mà rất có thể là một sao boson được tạo thành từ vật chất tối.
Các nhà thiên văn lâu nay vẫn cho rằng hệ sao này, được quan sát ban đầu bởi vệ tinh Gaia của ESA, chỉ đơn giản là một ngôi sao có quỹ đạo quanh một lỗ đen. Nhưng mới đây, hai nhà thiên văn đã lật lại kết luận này bằng việc tìm thấy bằng chứng cho thấy nó là thứ gì đó kỳ lạ hơn nhiều: rất có thể, đó là một loại sao chưa từng được nhìn thấy trước đây, được tạo thành bởi vật chất tối. Nghiên cứu này đã được công bố dưới dạng bản đợi in trên arXiv (và vẫn còn đang đợi bình duyệt).
Ngôi sao được nhìn thấy trong hệ này có khối lượng nhỏ hơn Mặt Trời một chút (khoảng 0,93 lần khối lượng Mặt Trời) và có thành phần hóa học gần giống như ngôi sao của chúng ta. Trong khi đó, bạn đồng hành của nó có khối lượng lớn hơn nhiều, khoảng 11 lần khối lượng Mặt Trời. Hai vật thể này chuyển động quanh nhau ở khoảng cách 1,4 đơn vị thiên văn, tức là tương đương với khoảng cách từ Mặt Trời tới Sao Hỏa, với chu kỳ 188 ngày.
Vật thể đồng hành vô hình kia là gì? Một khả năng là nó là một lỗ đen. Mặc dù kịch bản này có vẻ khớp với quỹ đạo quan sát được, nó vẫn gặp một số thách thức. Các lỗ đen hình thành từ cái chết của những sao khối lượng lớn, và ở trường hợp của những cặp này, ngôi sao đồng hành dạng Mặt Trời cần ra đời gần như cùng lúc với bạn đồng hành của nó. Mặc dù về lý thuyết thì không phải là không thể, nhưng cần một sự chính xác cực kỳ cao để một hệ như vậy có thể đồng hành với nhau sau hàng triệu năm dù ngôi sao lớn hơn đã trở thành lỗ đen.
Một kịch bản khác cho trường hợp này là sao đồng hành có thể là một thứ khác mà theo các nhà nghiên cứu gợi ý thì nhiều khả năng đó là một vật thể được tạo thành bởi vật chất tối.
Vật chất tối là dạng vật chất vô hình tạo thành phần lớn khối lượng của các thiên hà. Chúng ta mới chỉ biết rất ít về dạng vật chất này. Hầu hết các mô hình lý thuyết cho rằng chúng được phân bố đồng đều trong không gian liên sao của các thiên hà, nhưng cũng có giả thuyết cho rằng chúng có thể co cụm với nhau thành khối như cách mà các ngôi sao hình thành bởi lực hấp dẫn.
Một trong những mô hình đó cho rằng vật chất tối là một dạng boson. Boson là tên chung chỉ các hạt truyền tương tác trong tự nhiên, chẳng hạn như photon là hạt truyền tương tác điện từ. Mặc dù chúng ta chỉ biết tới những boson đã được nêu trong Mô hình Chuẩn của vật lý hạt, không có nghĩa rằng không còn những loại boson khác trong vũ trụ.
Theo các nhà nghiên cứu, loại boson tạo thành vật chất tối không truyền tương tác, nhưng chúng vẫn tràn ngập vũ trụ. Quan trọng nhất là chúng có khả năng kết tụ lại thành những khối lớn. Một số trong những khối dó có thể có kích thước của cả một hệ sao, nhưng một số khác có thể nhỏ hơn nhiều. Những khối vật chất tối boson nhỏ nhất có thể có kích thước của các ngôi sao, và chúng được gọi là "sao boson".
Các sao boson (nếu tồn tại) là toàn toàn vô hình, vì vật chất tối không tương tác với các hạt chúng ta đã biết, cũng có nghĩa là nó không hấp thụ hay phản xạ ánh sáng. Chúng ta chỉ có thể phát hiện ra những ngôi sao như vậy qua ảnh hưởng hấp dẫn mà chúng tác động lên môi trường xung quanh - chẳng hạn như khi có một ngôi sao ở gần đó.
Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng một mô hình đơn giản về vật chất tối dạng boson có thể cho phép giải thích quan sát của Gaia, và nó hợp lý hơn việc cho rằng vật thể vô hình kia là một lỗ đen.
Mặc dù chưa có bằng chứng cụ thể, các nhà nghiên cứu vẫn tiếp tục quan sát để hoàn thiện thêm giả thuyết của mình. Điểm quan trọng nhất trong những quan sát này không phải là việc kiểm chứng mô hình này, mà dữ liệu đó sẽ giúp chúng ta hiểu hơn về chính bản chất của hấp dẫn và kiểm tra chi tiết hơn thuyết tương đối rộng của Einstein. Còn nếu thực sự nơi đó có một sao boson, nó sẽ giúp các nhà khoa học thiết lập các mô hình dựa trên đó để hiểu rõ hơn về cách mà vật chất tối hành xử và tác động lên quỹ đạo của các thiên thể.
Bryan
Theo Livescience
