'Những ngôi sao ma' có thể giải quyết một trong những bí ẩn lớn nhất của khoa học

Vật chất tối là một dạng vật chất được nhiều nhà khoa học nhận định rằng chiếm khoảng 25% Vũ trụ. Sự hiện diện của nó ẩn chứa trong một loạt các quan sát vật lý thiên văn, bao gồm cả các hiệu ứng hấp dẫn mà các lý thuyết về lực hấp dẫn không thể giải thích. Các nhà khoa học tin rằng vật chất tối hoạt động giống như mạng nhện nhưng chính xác nó là gì thì đây vẫn là vấn đề để các nhà khoa học suy đoán. Nhưng giờ đây, sau một số phát hiện về các ngôi sao không phát ra ánh sáng, một lý thuyết đột phá xoay quanh "các ngôi sao ma" có thể giúp giải quyết vấn đề này.

Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã tìm kiếm "keo thiên thể" - các hạt được cho là có thể giữ vật chất tối lại với nhau. Vào mùa hè năm 2020, các nhà nghiên cứu ở Ý thông báo rằng họ đã nhìn thấy điều gì đó bất ngờ khi đang tìm kiếm các hạt khối lượng lớn tương tác yếu (WIMP) - một sự dư thừa electron. Theo Tiến sĩ Tongyan Lin, từ Đại học California, San Diego, có ba cách giải thích. Hai giải thích đầu tiên là các hạt từ Mặt trời, hoặc các chất nhiễm phóng xạ trong thí nghiệm. Điều thứ ba, thú vị nhất, là sự xuất hiện của một dạng vật chất tối khác được đề xuất,  gọi là boson tối.

Tác giả và diễn giả Colin Stuart đã giải thích sự bất thường này chi tiết hơn trong chương trình BBC Science Focus. Ông nói: "Boson là một hạt hạ nguyên tử mang một lực. Ví dụ, photon là một boson mang lực điện từ. Một boson tối, theo lý thuyết, có thể là bản thân vật chất tối hoặc ít nhất là chịu trách nhiệm về cách vật chất tối tương tác với vật chất thông thường. Nếu xem xét kỹ lưỡng hơn - và loại trừ những lời giải thích vô căn cứ - thì đó có thể là dấu hiệu đầu tiên cho thấy các boson bóng tối thực sự đang tồn tại ở ngoài đó. Nếu boson tối bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn, thì chúng cũng sẽ kết tụ lại với nhau theo cách mà vật chất thông thường làm."

Tiến sĩ Hector Olivares, từ Đại học Radboud ở Hà Lan, nói thêm rằng chúng "sẽ tự hút thành sao boson". Những ngôi sao này sẽ rất khác với những ngôi sao được nhìn thấy trên bầu trời đêm - nếu không có phản ứng tổng hợp hạt nhân diễn ra trong lõi của chúng, chúng sẽ không tạo ra bất kỳ ánh sáng nào. Chúng cũng sẽ trong suốt, cho phép các vật thể đi qua". Ông Stuart nói thêm: "Việc thiếu bất kỳ tương tác phi hấp dẫn nào giữa vật chất thông thường và vật chất tối đều có nghĩa là nó sẽ giống như một "bóng ma" trôi lững lờ." Ông Olivares tin rằng một ngôi sao boson có khả năng phát triển lớn bằng các hố đen siêu lớn, thứ được cho là ẩn náu ở trung tâm của mọi Thiên hà. Và chúng thậm chí có thể đánh lừa khiến các nhà thiên văn học nghĩ rằng chúng là hố đen.

Công việc hiện đang được tiến hành để xác định xem liệu lỗ đen siêu lớn ở trung tâm Dải Ngân hà có thực sự là một ngôi sao boson khổng lồ hay không. Tiến sĩ Juan Calderon Bustillo, từ Đại học Santiago de Compostela ở Tây Ban Nha, tin rằng ông có thể đã tìm thấy thêm hai ví dụ về các ngôi sao boson giả mạo thành lỗ đen. Hai thí nghiệm dưới đây đã được đề xuất để giúp củng cố trường hợp này. Đầu tiên là Kính viễn vọng Einstein, một máy dò sóng hấp dẫn trên mặt đất được đề xuất của châu Âu. Thứ hai là Ăng-ten Không gian Giao thoa kế Laser (LISA), một bộ ba tàu vũ trụ sẽ bay theo đội hình cách nhau 2,5 triệu km.