Mới đây, một mô hình vũ trụ học đã kết hợp hai ý tưởng thú vị trong vật lý hiện đại nhằm giải thích bản chất của vật chất tối, chất liệu vô hình chiếm khoảng 85% tổng khối lượng của vũ trụ. Để hiểu rõ hơn về khái niệm này, chúng ta cần nhìn ra ngoài vụ nổ Big Bang mà chúng ta vẫn thường biết, và xem xét hai khái niệm hiếm khi giao thoa: vũ trụ tuần hoàn và lỗ đen nguyên thủy.

A Different Kind of Multiverse

Có nhiều phiên bản về “đa vũ trụ”. Mô hình phổ biến nhất là vũ trụ trong Vũ trụ Điện ảnh Marvel, nơi có nhiều hình thức tồn tại song song. Tuy nhiên, vật lý học cung cấp một cái nhìn nghiêm túc và chính xác hơn: cú nhảy vũ trụ.

Theo mô hình này, vũ trụ không bắt nguồn từ một điểm duy nhất như nhiều người vẫn nghĩ, mà trong suốt một chu kỳ vô tận, nó sẽ mở rộng, co lại và lại mở rộng. Mỗi “vũ trụ” không tồn tại song song, mà là liên tiếp, một thế giới này nảy sinh từ tro tàn của thế giới trước đó.

Vậy, liệu có khả năng cho một thứ gì đó tồn tại sau khi vũ trụ của nó kết thúc và tiếp tục sống sang vũ trụ kế tiếp? Theo một bài báo được công bố trên Physical Review D, câu trả lời là có. Tác giả Enrique Gaztanaga, một giáo sư nghiên cứu tại Viện Khoa học Không gian ở Barcelona, chỉ ra rằng bất kỳ cấu trúc nào lớn hơn khoảng 90 mét có thể tồn tại trong sự sụp đổ cuối cùng của một vũ trụ và sống sót qua cú hồi sinh. Những “di vật” này không chỉ tồn tại lâu dài mà còn có thể là hạt giống cho sự hình thành của các cấu trúc khổng lồ, chưa được giải thích, được quan sát trong những giai đoạn đầu của vũ trụ hiện nay. Hơn nữa, chúng còn có thể là chìa khóa để hiểu biết về vật chất tối.

Trong vài thập kỷ qua, lời giải thích phổ biến nhất về vật chất tối cho rằng nó là một hạt hoặc nhiều hạt chưa biết. Tuy nhiên, sau nhiều năm thực nghiệm mà không phát hiện được gì rõ ràng, các nhà vật lý bắt đầu khám phá những sự thay thế khác. Một trong những ý tưởng thú vị đó là vật chất tối không phải là một hạt kỳ lạ, mà có thể là một quần thể lớn các lỗ đen nhỏ mà chúng ta đã bỏ qua.

Mặc dù ý tưởng này hấp dẫn, nhưng nó vẫn gặp phải một vấn đề nghiêm trọng. Để những lỗ đen này giải thích cho vật chất tối, chúng cần phải tồn tại từ những khoảnh khắc đầu tiên của vũ trụ, rất lâu trước khi những ngôi sao đầu tiên có thể hình thành. Dù có những dấu hiệu cho thấy các đối tượng này có thể tồn tại, nhưng một cơ chế vật lý thuyết phục để giải thích nguồn gốc của chúng vẫn còn thiếu.

A Universe Born With Black Holes

Đây chính là nơi mô hình mới được đề xuất của Gaztanaga trở nên nổi bật. Nếu cú nhảy vũ trụ cho phép các cấu trúc nhỏ tồn tại sau khi một vũ trụ sụp đổ, thì vũ trụ hiện tại có thể đã ra đời với những lỗ đen có sẵn. Điều này có nghĩa là các lỗ đen không cần phải được hình thành do những biến động cực đoan hoặc các quá trình lạm phát tinh vi, mà chúng có thể đã hiện hữu từ những giây phút đầu tiên.

Giả định này có khả năng giải quyết hai câu đố cùng một lúc: nguồn gốc của các lỗ đen và bản chất của vật chất tối. Nếu mô hình này là chính xác, vật chất tối không phải là một bí ẩn từ những ngày đầu của vũ trụ mà là di sản của một vũ trụ mà chúng ta chưa từng biết đến trước đó.

Enrique Gaztanaga, một nhà nghiên cứu tại Viện Tế bào và Lực hấp dẫn của Đại học Portsmouth, đã chia sẻ rằng: “Còn nhiều công việc phải được thực hiện.” Ông đã nhấn mạnh rằng những ý tưởng này cần phải được kiểm tra với dữ liệu từ các nền tảng sóng hấp dẫn cho đến các cuộc khảo sát thiên hà và các phép đo chính xác của bức xạ nền vũ trụ. “Nhưng khả năng thì sâu sắc,” ông nói thêm. “Vũ trụ có thể không bắt đầu một lần duy nhất, mà có thể đã hồi sinh. Và những cấu trúc tối che đậy các thiên hà ngày nay có thể là di vật từ một thời đại trước vụ nổ Big Bang.”

FAQ

1. Vật chất tối là gì?
Vật chất tối là một loại chất liệu không phát sáng hay phản xạ ánh sáng, chiếm khoảng 85% tổng khối lượng của vũ trụ, nhưng hiện tại chúng ta chưa thể quan sát trực tiếp.

2. Lỗ đen nguyên thủy có phải là lỗ đen mà chúng ta đã biết không?
Không, lỗ đen nguyên thủy là những lỗ đen có thể tồn tại từ những giây phút đầu tiên của vũ trụ, khác với các lỗ đen hình thành từ sự sụp đổ của các ngôi sao.

3. Mô hình vũ trụ tuần hoàn có nghĩa là gì?
Mô hình vũ trụ tuần hoàn đề xuất rằng vũ trụ không chỉ có một lần sinh ra từ vụ nổ Big Bang, mà đã trải qua nhiều giai đoạn mở rộng và co lại liên tiếp.

Chúng ta đang chờ đợi những phát hiện tiếp theo từ các nhà khoa học như Gaztanaga, những người sẽ đưa những thói quen mới và hy vọng, mở ra những cánh cửa mới trong thế giới vật chất tối. Bài viết này được dịch từ wired.com.