Nghiên cứu của nhóm chuyên gia Anh - Mỹ, công bố trên tạp chí Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, gợi ý rằng những thiên thể này – được gọi là “sao lùn tối” (dark dwarfs) – hình thành khi các sao lùn nâu (brown dwarfs) tích tụ đủ vật chất tối để không còn nguội lạnh như thông thường.
Sao lùn nâu vốn là những “ngôi sao thất bại”, không đủ khối lượng để khởi phát phản ứng nhiệt hạch như Mặt Trời nên dần mờ đi theo thời gian. Tuy nhiên, nếu nằm trong những vùng đặc biệt giàu vật chất tối – chẳng hạn vùng trung tâm dày đặc của Ngân Hà – chúng có thể bẫy các hạt vật chất tối xung quanh.
Theo lý thuyết, khi các hạt vật chất tối va chạm và hủy diệt lẫn nhau trong lòng sao lùn nâu, chúng phóng thích năng lượng liên tục, biến thiên thể này thành “sao lùn tối” phát sáng mãi mãi. Cơ chế này đòi hỏi vật chất tối phải được tạo thành từ một dạng hạt đặc biệt gọi là WIMP (hạt khối lượng lớn tương tác yếu) – các hạt nặng, hầu như không tương tác với vật chất thông thường, nhưng có thể tiêu diệt nhau khi gặp nhau trong môi trường đặc biệt.
Một trong những manh mối để phân biệt “sao lùn tối” với các sao lùn nâu bình thường là nguyên tố lithi, cụ thể là đồng vị lithi-7. Trong các ngôi sao thông thường, lithi-7 nhanh chóng bị đốt cháy hết. Nhưng nếu quan sát được một thiên thể nhìn bề ngoài giống sao lùn nâu, mà vẫn còn trữ lượng lithi-7, đó có thể là dấu hiệu mạnh mẽ cho thấy nó là một “sao lùn tối”.
Tiến sĩ Djuna Croon thuộc Đại học Durham, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết: “Việc phát hiện các ngôi sao lùn tối tại trung tâm thiên hà sẽ cho chúng ta cái nhìn độc nhất vô nhị về bản chất hạt của vật chất tối”.
Nhóm nghiên cứu tin rằng các kính viễn vọng hiện đại như James Webb đã đủ khả năng tìm kiếm những vật thể này, nhất là khi tập trung quan sát vùng lõi Ngân Hà. Một hướng tiếp cận khác là khảo sát hàng loạt sao lùn nâu, rồi thống kê để nhận diện xác suất tồn tại của “sao lùn tối” trong số đó.
Theo các nhà khoa học, chỉ cần tìm được một ngôi sao lùn tối duy nhất cũng sẽ là bước ngoặt lớn, mở ra cơ hội khám phá bản chất thực sự của vật chất tối – thành phần chiếm tới khoảng 1/4 vũ trụ nhưng vẫn còn vô hình đối với nhân loại.