Các nhà thiên văn sử dụng dữ liệu từ kính thiên văn không gian Hubble của NASA đã quan sát sự xuất hiện của một cụm vật chất tối sau vụ va chạm của hai thiên hà. Kết quả nghiên cứu có thể thách thức những lý thuyết hiện nay về vật chất tối vốn dự đoán rằng chúng là cố định trong thiên hà ngay cả khi có các chấn động mạnh do va chạm.
Abell 520 là sự hợp nhất khổng lồ của hai quần thiên hà cách chúng ta 2,4 tỷ năm ánh sáng. Vật chất tối (dark matter) không thể được nhìn thấy, tuy nhiên sự hiện diện và phân bố của nó có thể được phát hiện thông qua các hiệu ứng nó gây ra. Nó có tác dụng như một thấu kính uốn cong đường đi của tia sáng tới với chúng ta. Các nhà thiên văn gọi hiệu ứng này là thấu kính hấp dẫn, sử dụng nó để phát hiện sự tồn tại của vật chất tối trong các quần thiên hà.
Kĩ thuật này cho thấy vật chất tối trong Abell 520 được tập trung trong một cái nhân tối, với số lượng thiên hà ít hơn nhiều so với dự đoán nếu vật chất tối và các thiên hà được níu chặt cùng nhau. Hầu hết các thiên hà đã di chuyển ra xa từ vụ va chạm.
James Jee, nhà thiên văn học tại đại học California, trưởng nhóm tác giả của công bố này trên tạo chí Vật lý thiên văn cho biết: "Kết quả này là một câu đố. Vật chất tối không cư xử như dự đoán. Rất khó để có thể giải thích quan sát này của Hubble bằng những lý thuyết hiện đại về sự tạo thành thiên hà và vật chất tối"
Phát hiện ban đầu về vật chất tối trong các quần thiên hà được thực hiện vào năm 2007. Tuy vậy các nhà thiên văn đành bỏ qua nó vì lượng dữ liệu khá nghèo nàn. Với quan sát hiện nay, kính Hubble đã xác định được sự tách rời của vật chất tối và thiên hà trong Abell 520.
Một cách để nghiên cứu tính chất tổng quát của vật chất tối là phân tích các vụ va chạm giữa các quần thiên hà, cấu trúc lớn nhất trong vũ trụ. Khi các quần thiên hà va chạm, các nhà thiên văn dự đoán rằng các thiên hà vẫn gắn chặt với vật chất tối như một con chó bị buộc vào sợi xích của nó.
Các nghiên cứu đối với Abell 520 cho thất hành vi của vật chất tối không đơn giản như vậy. Sử dụng các quan sát ban đầu, các nhà thiên văn thấy rằng trung tâm của hệ chứa đầy vật chất tối và khó nóng, nhưng không có sự tồn tại của các thiên hà sáng, mà theo như lý thuyết là phải luôn có mặt cùng lúc với vật chất tối. Đài quan sát Chandra X-ray của NASA đã được sử dụng để xác định khí nóng. Các nhà thiên văn sử dụng kính thiên văn Canada-Pháp-Hawaii và kính thiên văn Subaru trên đỉnh Mauna Kea để xác định vị trí cụm vật chất tối bằng cách đo ánh sáng qua hiệu ứng thấu kính hấp dẫn từ nhiều thiên hà ở xa.
Tiếp đó các nhà thiên văn hướng camera trường rộng của Hubble về phía khối vật chất tối và xác định chi tiết những hiệu ứng của nó qua hình ảnh thu được của các thiên hà ở xa để xây dựng bản đồ vật chất tối. Quan sát này đã xác nhận phát hiện năm 2007 là chính xác.
Những quan sát này mở ra nhiều kịch bản cho cách hành xử của vật chất tối mà tới nay các nhà khoa học chưa thể xác minh được chính xác. Kịch bản thứ nhất là khi các quần thiên hà va chạm, vật chất thông thường bị giảm tốc độ lại trong khi vật chất tối thì không, do thế mà mới sinh ra sự khác biệt về vị trí của vật chất tối sau va chạm. Kịch bản này cũng dự đoán rằng chính bản thân vật chất tối có thể tương tác với chính nỏ và dừng lại sau va chạm.
Kịch bản thứ hai Abell 520 là vụ va chạm không phải giữa hai quần thiên hà mà nhiều hơn và kịch bản thứ ba là thực tế vẫn có các thiên hà ở cụm vật chất tối trung tâm nhưng chúng quá mờ nhạt để có thể quan sát với kính Hubble hiện nay.
Sau khi được xác nhận chi tiết hơn, rất có thể khám phá này sẽ làm thay đổi những hiểu biết chúng ta đã có về vật chất tối.
VACA
(theo Space Daily)
