Vật chất tối có thể đứng sau cái chết của vũ trụ

Các mô hình vũ trụ học chỉ ra vũ trụ sẽ kết thúc theo kịch bản "Little Rip", trong đó những thiên hà dần bị xé toạc thành nhiều mảnh nhỏ sau hàng triệu năm.

Nghiên cứu mới của các nhà khoa học Bồ Đào Nha cho thấy vũ trụ sẽ bị vật chất tối xé toạc một cách chậm rãi, theo International Business Times. Kết quả phân tích nhiều cách vận động khác nhau của vật chất tối cho phép nhóm nghiên cứu tính toán kịch bản có khả năng xảy ra cao nhất về kết thúc của vũ trụ.

Trong quá khứ, giới nghiên cứu từng đưa ra một số kịch bản về quá trình vũ trụ kết thúc. Ví dụ, kịch bản Big Freeze giả định vũ trụ sẽ trở nên lớn đến mức nguồn khí gas cũng lớn theo, khiến những ngôi sao mới khó hình thành. Dần dần, những ngôi sao đang tồn tại sẽ bốc cháy hết và vũ trụ chỉ còn lại các hố đen. Theo một kịch bản khác tên Big Crunch, quá trình mở rộng của vũ trụ sẽ chậm dần và cuối cùng dừng lại. Sau đó, vũ trụ sẽ sụp đổ vào trong.

Kịch bản thứ ba, Big Rip, cho rằng một loại năng lượng tối sẽ trở nên mạnh hơn theo thời gian. Vũ trụ mở rộng với nhịp độ ngày càng tăng. Đến thời điểm không thể theo kịp tốc độ mở rộng, vũ trụ sẽ rách toạc thành nhiều mảnh nhỏ. Các nguyên tử sẽ phân rã thành phóng xạ và giải phóng hạt cơ bản. Một phần quan trọng trong kịch bản này là tỷ lệ giữa áp suất và mật độ năng lượng tối. Nếu giá trị giảm xuống mức âm, vũ trụ sẽ rách toạc gần như ngay lập tức.

Vũ trụ có thể sẽ bị vật chất tối kéo rách toạc một cách chậm rãi. (Ảnh: iStock).

Trong bản thảo báo cáo đăng trên trang arxiv.org hôm 1/11, Mariam Bouhmadi-López và đồng nghiệp ở Đại học Công nghệ Lisbon, Bồ Đào Nha, kiểm tra chi tiết hơn kịch bản Big Rip.

Phần lớn vũ trụ được tạo thành từ vật chất tối và năng lượng tối. Chúng ta chỉ biết vật chất tối tồn tại nhờ tương tác giữa nó với trọng lực ngăn thiên hà khỏi xoay tròn đến mức tan biến. Các nhà khoa học cho rằng năng lượng tối là lực tác động thúc đẩy vũ trụ mở rộng. Nếu tốc độ mở rộng của vũ trụ không phải hằng số, giả thuyết về năng lượng tối có thể là giải thích hợp lý. Năng lượng tối trở nên dày đặc hơn khi vũ trụ lớn hơn. Cuối cùng, nó có thể khiến vũ trụ rách toạc.

Nhóm nghiên cứu của Bouhmadi-López xem xét ba cách vũ trụ kết thúc, trong đó quá trình phá hủy xảy ra từ từ (Big Rip), xảy ra nhanh hơn (Little Sibling of Big Rip) và xảy ra chậm (Little Rip). "Cả ba trường hợp đều có điểm chung là trong tương lai xa, mọi cấu trúc trong vũ trụ sẽ rách toạc ở một thời điểm hữu hạn", các tác giả nghiên cứu cho biết.

Trường hợp nào chắc chắn xảy ra hơn tùy thuộc vào mật độ năng lượng tối. Ở một số nơi trong vũ trụ, năng lượng tối tập trung dày đặc hơn. Điều này có nghĩa ở nơi khác, chúng có thể vận động nhanh hơn hoặc chậm hơn. Nhóm nghiên cứu sử dụng kết quả đo tốc độ phát triển của vật chất tối và đối chiếu với các quan sát để đánh giá ba kịch bản. Họ phát hiện Little Rip là kịch bản khả thi nhất.

Năm ngoái, các nhà khoa học ở Đại học Vanderbilt, Nashville, Mỹ sử dụng mô hình để tính toán điểm cân bằng của vũ trụ theo tốc độ mở rộng gia tăng. Công thức toán học của họ chỉ ra vũ trụ sẽ kết thúc theo kịch bản Big Rip sau 22 tỷ năm.

Từ khóa liên quan:

vật chất tối

cái chết của vũ trụ

năng lượng tối

hạt cơ bản

kịch bản Little Rip

vũ trụ giãn nở

điểm cân bằng của vũ trụ

Mariam Bouhmadi-López