Đây được xem là một trong những cuộc săn lùng lớn nhất của khoa học hiện đại.
Nghiên cứu đầu tiên thuộc loại hình này tập trung vào hiện tượng kỳ lạ tại trung tâm Dải Ngân Hà: những đám mây hydro mang điện tích dương khổng lồ. Theo lý thuyết, khí hydro thường ở trạng thái trung hòa về điện. Giới khoa học đang tìm kiếm yếu tố cung cấp đủ năng lượng để tách các electron mang điện âm ra khỏi các nguyên tử hydro.
Tiến sĩ Shyam Balaji, một trong những tác giả chính của nghiên cứu, giải thích: "Dấu hiệu năng lượng phát ra từ khu vực này cho thấy có một nguồn năng lượng liên tục đang sôi sục và ion hóa khí hydro. Phân tích dữ liệu của chúng tôi gợi ý rằng nguồn năng lượng này có thể đến từ một dạng vật chất tối nhẹ hơn nhiều so với các mô hình hiện tại đang xem xét."
Lý thuyết phổ biến nhất về vật chất tối cho rằng đó là những hạt nặng tương tác yếu (WIMP), có thể xuyên qua vật chất thông thường mà hầu như không tương tác - điều này khiến chúng cực kỳ khó phát hiện. Tuy nhiên, nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Physical Review Letters đã hồi sinh một giả thuyết khác về vật chất tối có khối lượng thấp hơn nhiều.
Nhóm nghiên cứu cho rằng những hạt vật chất tối nhỏ bé này đang va chạm vào nhau và tạo ra các hạt mang điện mới thông qua quá trình được gọi là "hủy" (annihilation). Các hạt mang điện mới được tạo ra này sau đó có thể ion hóa khí hydro.
Các nỗ lực trước đây nhằm giải thích quá trình ion hóa này dựa vào tia vũ trụ - những hạt nhanh và có năng lượng cao di chuyển khắp vũ trụ. Tuy nhiên, cách giải thích này gặp một số trở ngại, vì dấu hiệu năng lượng được ghi nhận từ quan sát Khu vực Phân tử Trung tâm (CMZ) không đủ lớn để có thể quy cho tia vũ trụ. Quá trình như vậy cũng dường như không thể xảy ra với các hạt WIMP.
Nhóm nghiên cứu đi đến kết luận rằng nguồn năng lượng gây ra sự "hủy" phải chậm hơn tia vũ trụ và có khối lượng nhỏ hơn hạt WIMP. Tiến sĩ Balaji nhấn mạnh: "Việc tìm kiếm vật chất tối là cuộc săn lùng lớn nhất của khoa học, nhưng phần lớn các thí nghiệm đều được thực hiện trên Trái Đất. Bằng cách sử dụng khí tại CMZ để quan sát theo cách khác, chúng ta có thể đi thẳng đến nguồn. Dữ liệu đang cho chúng ta biết rằng vật chất tối có thể nhẹ hơn nhiều so với những gì chúng ta từng nghĩ."
Nghiên cứu mới này là khám phá quan trọng trong hành trình tìm hiểu về vật chất tối - một trong những thách thức lớn nhất của khoa học hiện đại. Thay vì chờ đợi vật chất tối xuất hiện trong các thí nghiệm trên Trái đất, các nhà khoa học đã hướng kính thiên văn vào trung tâm Dải Ngân Hà. Cách tiếp cận mới này có thể giúp họ sớm khám phá được bản chất thực sự của loại vật chất bí ẩn này.
