Sự khác nhau giữa Vật Chất Tối và Năng Lượng Tối
Vũ Trụ của chúng ta bị chi phối bởi các dạng vật chất, năng lượng bí ẩn và vô hình mà vẫn chưa được hiểu hết một cách đầy đủ.
Ảnh: Hai cụm thiên hà va chạm với nhau để tạo ra Cụm Viên Đạn “Bullet Cluster” - vật chất ở đây có màu hồng và xanh dương, điều đó cho thấy có một thứ vật chất nào đó đang thống trị cụm khổng lồ này.
Hầu hết vũ trụ của chúng ta bị che khuất trong tầm nhìn khả kiến, mặc dù chúng ta không thể nhìn thấy hay chạm vào nó, tuy nhiên các nhà thiên văn học cho rằng phần lớn Vũ Trụ bao gồm vật chất tối và năng lượng tối. Nhưng thức bí ẩn và vô hình bao quanh chúng ta là gì? Và đâu là sự khác biệt giữa Vật chất tối và Năng lượng tối? Một cách ngắn gọn thì vật chất tối làm chậm quá trình giãn nở của Vũ Trụ còn năng lượng tối thì lại tăng tốc độ.
Vật chất tối hoạt động giống như một lực hấp dẫn - một loại xi măng vũ trụ giữ vũ trụ của chúng ta gần nhau. Điều này là do vật chất tối tương tác với lực hấp dẫn, song nó không phản xạ hay hấp thụ hoặc phát ra ánh sáng. Trong khi đó, năng lượng tối như một lực đẩy - một dạng phản lực - thúc đẩy sự giãn nở nhanh của Vũ Trụ.
Năng lượng tối chiếm khoảng 68% tổng khối lượng và năng lượng của Vũ Trụ, vật chất tối chiếm 27%, và 5% còn lại là những gì mà chúng ta nhìn thấy và tương tác. 
Ảnh: Vật chất tối không thể được chụp ảnh, nhưng các nhà nghiên cứu có thể phát hiện và lập bản đồ chúng bằng cách đo thấu kính hấp dẫn. Sự phân bố của nó được thể hiện ở đây - trong lớp phủ màu xanh lam của vùng bên trong Abell - một cụm thiên hà cách 2.2 tỷ năm ánh sáng.
Vật chất tối
Vào những năm 1930, nhà thiên văn học người Thụy Sĩ Fritz Zwicky đã nghiên cứu hình ảnh của khoảng 1.000 thiên hà tạo nên Coma Cluster, ông đã phát hiện ra điều gì đó đặc biệt về hành vi của chúng. Các thiên hà di chuyển nhanh đến mức chúng đáng nhẽ ra phải đi ra xa nhau. Ông đã suy đoán rằng một dạng vật chất tối nào đó đã giữ chúng lại với nhau.
Nhiều thập kỷ sau đó, hai nhà thiên văn học Vera Rubin và Kent Ford đã tìm thấy một hiện tượng tượng tự khi họ nghiên cứu tốc độ quay của các thiên hà riêng lẻ.Các ngôi sao ở rìa ngoài thiên hà đáng nhẽ ra quay chậm hơn các ngôi sao ở gần trung tâm - đó là các các hành tinh trong hệ Mặt trời của chúng ta xoay quanh quỹ đạo, tuy nhiên, họ nhận thấy rằng các ngôi sao ở vùng ngoại ô xoay nhanh và thậm chí còn nhanh hơn hẳn các ngôi sao ở phía trong. Rubin và Ford đã tìm thấy nhiều bằng chứng hơn về vật chất không hình dạng đó và chúng đang kéo Vũ Trụ gần với nhau.
Các nhà thiên văn học hiện có nhiều bằng chứng khác cho thấy vật chất tối là có thật. Trên thực tế, sự tồn tại của vật chất tối được chấp nhận rộng rãi đến mức nó là một phần của cái gọi là mô hình tiêu chuẩn của vũ trụ học, tạo nền tảng cho cách các nhà khoa học hiểu sự ra đời và tiến hóa của vũ trụ. Nếu không có nó, chúng ta không thể giải thích làm thế nào mà chúng ta có ngày nay.
Nhưng hiện trạng đó gây áp lực lên các nhà vũ trụ học trong việc tìm ra bằng chứng xác thực rằng vật chất tối tồn tại và mô hình vũ trụ của họ là đúng. Trong nhiều thập kỷ, các nhà vật lý trên toàn thế giới đã sử dụng các thiết bị công nghệ ngày càng cao để thử và phát hiện vật chất tối. Cho đến nay, họ không tìm thấy dấu hiệu của nó.
Ảnh: Một cái nhìn bao quát về vũ trụ, trải dài hàng trăm triệu năm ánh sáng, cho thấy cấu trúc dạng mạng và chùm của vũ trụ, với các dải thiên hà và khoảng trống bao la. Dải Ngân hà chỉ là một trong nhiều điểm tạo nên Siêu nhóm Xử Nữ. Thay vì chỉ là không gian trống rỗng, thụ động, khoảng trống có thể nắm giữ manh mối để hiểu vật chất tối, năng lượng tối và sự tiến hóa của thiên hà.
Năng lượng tối
Các nhà thiên văn học đã biết rằng vũ trụ của chúng ta đang giãn nở trong khoảng một thế kỷ nay. Các quan sát bằng kính thiên văn đã chỉ ra rằng hầu hết các thiên hà đang di chuyển ra xa nhau, điều này có nghĩa là các thiên hà đã từng gần nhau hơn trong quá khứ xa xôi. Tuy nhiên, các nhà thiên văn học giả định rằng lực hấp dẫn tổng hợp của tất cả các ngôi sao và thiên hà trong vũ trụ sẽ làm chậm quá trình giãn nở của vũ trụ. Có lẽ một ngày nào đó nó thậm chí sẽ tự sụp đổ trở lại trong một trận Big Crunch .
Song, khái niệm đó đã bị loại bỏ vào cuối những năm 1990, khi hai nhóm các nhà thiên văn học phát hiện ra điều gì đó không có ý nghĩa gì. Các nhà nghiên cứu khi nghiên cứu các siêu tân tinh trong các thiên hà xa nhất đã phát hiện ra rằng các thiên hà xa đang di chuyển ra xa chúng ta nhanh hơn các thiên hà gần đó. Vũ trụ không chỉ giãn nở - mà sự giãn nở đó còn đang tăng tốc.
Ảnh: mô phỏng vũ trụ giãn nở
Nhưng thay vì bác bỏ nó, các quan sát làm cho bằng chứng về năng lượng tối trở nên mạnh mẽ hơn. Trên thực tế, một số nhà phê bình nổi tiếng về vật chất tối vẫn chấp nhận sự tồn tại của năng lượng tối.
Điều đó không có nghĩa là các nhà nghiên cứu biết năng lượng tối là gì, họ có thể mô tả vai trò của nó trong vũ trụ, nhờ vào thuyết tương đối rộng của Albert Einstein. Einstein không biết về năng lượng tối, nhưng các phương trình của ông cho thấy không gian mới có thể ra đời.Ông cũng từng cho thêm một hằng số gọi là hằng số vũ trụ để giữ cho vũ trụ không bị sụp đổ - điều này sau này đã khiến ông hối hận và gọi nó là “Sai lầm tồi tệ nhất”.
Một số nhà vật lý lý thuyết cho rằng có cả một vương quốc tối của các hạt vật chất và lực lượng ở ngoài đó, chỉ đang chờ được khám phá ra. Dù năng lượng tối và vật chất tối được tạo ra từ đâu, chúng dường như đang chơi trò giằng co với vũ trụ của chúng ta - cả hai giữ nó lại với nhau và kéo nó ra xa nhau.
Tham khảo
Astronomy.com: What's the difference between dark matter and dark energy?
