Các dụng cụ từng được sử dụng để khám phá ra sóng hấp dẫn do sự va chạm của các hố đen có thể giúp tìm ra bí ẩn của vật chất tối, một thành phần chưa từng được quan sát trong vũ trụ.

Là thành quả của sự hợp tác giữa một nhóm lớn các nhà khoa học đến từ nhiều trường đại học và phòng thí nghiệm lớn trên toàn cầu,nghiên cứu trên hiện được đăng tải trên tạp chí Physical Review Letters, một trong những tạp chí uy tín nhất trong lĩnh vực này do Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ và Viện Vật lý Hoa Kỳ xuất bản.

Bản chất của vật chất tối là một trong những bí ẩn lớn nhất trong vật lý học. Dù đã tốn không ít công sức, bản chất của nó cho đến nay vẫn là một câu hỏi lớn. Tuy nhiên, các nhà khoa học ước tính nó nhiều hơn gấp 5 lần lượng vật chất phổ thông trong vũ trụ.

Theo thông tin được bài báo đề cập, nhóm các nhà khoa học làm việc tại Đức, Pháp, Ý, Bồ Đào Nha và Mỹ cho thấy rằng các phép đo giao thoa sóng hấp dẫn có thể được sử dụng để gián tiếp phát hiện ra sự hiện diện của vật chất tối.

Các tính toán cho thấy rằng một số loại vật chất tối có thể hình thành các đám mây khổng lồ xung quanh các hố đen vũ trụ. Nếu các hạt vô hướng siêu nhẹ tồn tại trong tự nhiên, các hố đen quay nhanh sẽ kích hoạt sự ngưng tụ và tạo ra một đám mây quay xung quanh hố đen. Điều này khiến chúng quay chậm hơn, và phát ra sóng hấp dẫn, giống như một ngọn hải đăng khổng lồ trên bầu trời.

Pani nói: “Một khả năng là vật chất tối bao gồm các trường vô hướng tương tự như trường Higgs, nhưng nhẹ hơn nhiều neutrino. “Loại vật chất tối này rất khó phát hiện trong các máy gia tốc hạt, chẳng hạn như Máy gia tốc hạt lớn ở CERN, nhưng nó có thể được tìm thấy thông qua các máy dò sóng hấp dẫn”.

Nhóm nghiên cứu do Brito dẫn đầu nghiên cứu các sóng hấp dẫn phát ra bởi hệ thống “hố đen tương tác với đám mây”. Tùy thuộc vào khối lượng của các hạt giả thuyết, tín hiệu này đủ mạnh để được phát hiện bởi các đài quan sát sóng thiên văn xung laze như LIGO và LISA tại Mỹ và Châu Âu.

“Thật đáng ngạc nhiên, sóng hấp dẫn từ các nguồn quá yếu để có thể phát hiện riêng lẻ có thể tạo ra một cơ sở ngẫu nhiên mạnh”. Nghiên cứu này cho thấy rằng một phân tích cẩn thận về nền tảng dữ liệu LIGO có thể loại trừ hoặc phát hiện ra vật chất tối tối siêu nhẹ bằng các máy đo giao thoa sóng hấp dẫn.

“Đây là một biên giới mới và thú vị trong vật lý học thiên thể, giúp chúng ta có thể làm sáng tỏ nhiều thắc mắc về vũ trụ siêu vi”, Brito, thành viên nhóm nghiên cứu cho biết.

Giáo sư Berti cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng việc phân tích cẩn thận các sóng hấp dẫn ngẫu nhiên trong dữ liệu mà họ đã thực hiện có thể được sử dụng để đặt ra các ràng buộc quan trọng về bản chất của vật chất tối”.

LIGO hiện đang trong giai đoạn nâng cấp. Nhóm nghiên cứu dự định sẽ sớm thông báo những kết quả mới nhất sau khi việc nâng cấp hoàn thiện và nhóm có thể hoàn thành lần quan sát thứ hai.

Sóng hấp dẫn được đánh giá là một trong các phát hiện quan trọng nhất trong vật lý học hiện đại. Nghiên cứu về nó hứa hẹn mở ra tiềm năng lớn cho việc giải quyết một loạt các câu hỏi lớn của khoa học. Để ghi nhận thành quả này, hôm 3/10, ba nhà vật lý học là Rainer Weiss, Barry C. Barish và Kip S. Thorne đã được vinh dự nhận giải thưởng Nobel Vật lý 2017 cho việc tìm ra sóng hấp dẫn.

Hoài Anh