Vũ trụ sẽ ra sao nếu không có vật chất tối?

Trong vũ trụ của chúng ta, vật chất tối vượt trội hơn vật chất thông thường với tỷ lệ 5:1, định hình vũ trụ như chúng ta biết. Điều gì sẽ xảy ra nếu vật chất tối đơn giản là không tồn tại?

Trong Hệ Mặt Trời của chúng ta, vật chất thông thường thống trị các vật thể lớn mà chúng ta quan sát và đo lường. Con người, các hành tinh, mặt trăng, và thậm chí cả Mặt Trời đều được tạo thành từ các thành phần cơ bản giống nhau: proton, neutron và electron, liên kết với nhau thành các hạt nhân, nguyên tử, phân tử, và thậm chí là các cấu trúc lớn hơn. Khi quan sát quỹ đạo của các vật thể thiên văn này, hầu như không có chỗ cho vật chất tối; sự hiện diện và ảnh hưởng của nó ở quy mô Hệ Mặt Trời là rất nhỏ và không đáng kể.

Vai trò của vật chất tối ở quy mô vũ trụ lớn

Tuy nhiên, khi nhìn vào các quy mô vũ trụ lớn hơn, bao gồm:

– Quy mô của các thiên hà,

– các cặp thiên hà tương tác với nhau,

– các nhóm và cụm thiên hà,

– các cụm thiên hà trong các vụ va chạm,

– và cấu trúc giống như mạng lưới ở quy mô lớn của mạng vũ trụ,

thì vật chất tối là yếu tố thống trị, với vật chất thông thường đóng vai trò quan trọng về mặt phát sáng, nhưng lại phụ thuộc về mặt hấp dẫn.

Câu hỏi đặt ra là, nếu vật chất tối quan trọng đến vậy ở các quy mô vũ trụ lớn, thì vũ trụ của chúng ta sẽ khác như thế nào nếu nó không tồn tại? Đó là điều mà Dave Drews muốn biết, khi viết thư hỏi:

Vũ trụ sẽ khác như thế nào nếu chúng ta không có tác động của vật chất tối (dù nó là gì)? Tôi dùng cụm tác động của vật chất tối thay vì chỉ vật chất tối trong trường hợp hóa ra không có vật chất tối, mà chỉ là một đặc tính của vũ trụ mà chúng ta chưa hiểu rõ.

Hiểu vai trò của vật chất tối

Để hiểu vũ trụ sẽ khác như thế nào, trước tiên chúng ta phải quay lại thời điểm khởi đầu và hiểu vai trò của vật chất tối. Chỉ khi đó, chúng ta mới có thể so sánh với một kịch bản không có vật chất tối. Hãy cùng tìm hiểu!

Vật chất tối

Đoạn trích từ một mô phỏng hình thành cấu trúc, với sự giãn nở của vũ trụ được điều chỉnh tỷ lệ, thể hiện hàng tỷ năm phát triển hấp dẫn trong một vũ trụ giàu vật chất tối. Theo thời gian, các khối vật chất quá mật độ trở nên giàu hơn và nặng hơn, phát triển thành các thiên hà, nhóm và cụm thiên hà, trong khi các vùng ít mật độ hơn trung bình ưu tiên nhường vật chất cho các khu vực xung quanh dày đặc hơn. Các vùng hư không giữa các cấu trúc liên kết tiếp tục giãn nở, nhưng bản thân các cấu trúc thì không.

Bối cảnh ban đầu của vũ trụ

Khi Vụ Nổ Lớn nóng bắt đầu, vũ trụ chứa đầy mọi loại hạt và phản hạt có thể tưởng tượng được. Ở những mức năng lượng, nhiệt độ và mật độ rất cao này, bất cứ thứ gì có thể được tạo ra đều được tạo ra, bao gồm mọi lượng tử của Mô hình Chuẩn. Dù vật chất tối là gì, có thể là WIMP, axion, hay bất cứ thứ gì khác, cũng được tạo ra rất sớm. Mặc dù vũ trụ được sinh ra gần như đồng nhất về mật độ, nhưng có những vùng – ở mọi quy mô – được sinh ra với mật độ hơi cao hơn hoặc thấp hơn, trung bình khoảng 1 phần trong 30.000.

Các sự kiện trong lịch sử vũ trụ

Khi vũ trụ giãn nở và nguội đi, nhiều sự kiện hấp dẫn xảy ra trong lịch sử vũ trụ:

– Đối xứng điện yếu bị phá vỡ.

– Trường Higgs các hạt đã biết một khối lượng nghỉ.

– Các quark (và phản quark) liên kết với nhau thành các hadron, bao gồm proton và neutron.

– Phản vật chất bị tiêu hủy, chỉ để lại một lượng nhỏ vật chất thông thường vượt trội so với phản vật chất (1 proton hoặc neutron cho mỗi ~1,6 tỷ photon).

– Các phản ứng hạt nhân xảy ra, tạo ra các nguyên tố nhẹ và các đồng vị của chúng: hydro, deuterium, heli 3, heli 4, và liti 7, là nổi bật nhất.

– Và sau đó, 380.000 năm sau, các nguyên tử trung tính hình thành, khi các electron kết hợp với hạt nhân khi vũ trụ trở nên đủ nguội.

Nhưng giữa hai bước cuối này – sau khi tổng hợp hạt nhân nhưng trước khi hình thành các nguyên tử trung tính ổn định – giai đoạn nhàm chán này của lịch sử vũ trụ đã xác định cách các dao động mật độ ban đầu tiến hóa.

Các dao động trong nền vi sóng vũ trụ, được đo bởi COBE (ở quy mô lớn), WMAP (ở quy mô trung bình), và Planck (ở quy mô nhỏ), đều nhất quán với việc không chỉ xuất phát từ một tập hợp dao động lượng tử gần như hoàn hảo theo tỷ lệ bất biến, mà còn có biên độ thấp đến mức chúng không thể xuất hiện từ một trạng thái nóng và dày đặc tùy ý. Đường ngang thể hiện phổ dao động ban đầu (từ lạm phát), trong khi đường lượn sóng thể hiện cách lực hấp dẫn và các tương tác giữa bức xạ, vật chất đã định hình vũ trụ giãn nở ở các giai đoạn đầu.

Tiến hóa của dao động mật độ

Ở các quy mô vũ trụ nhỏ so với chân trời vũ trụ (hoặc khoảng cách mà ánh sáng có thể đi được kể từ khi bắt đầu Vụ Nổ Lớn nóng), các dao động mật độ trải qua các bước sau:

– Lực hấp dẫn thu hút ngày càng nhiều vật chất vào các vùng quá mật độ, làm tăng mật độ của chúng hơn nữa.

– Khi mật độ tăng, bức xạ truyền ra khỏi các vùng đó, đẩy vật chất thông thường (đặc biệt là electron) ra ngoài, nhưng không phải vật chất tối.

– Điều này làm giảm mật độ, dẫn đến dao động: sự phát triển và co lại của các vùng này, theo chu kỳ.

– Khi vũ trụ giãn nở, các quy mô lớn hơn bắt đầu co vào và phát triển, sau đó chảy ra và co lại, rồi dao động.

– Cuối cùng, khi các nguyên tử trung tính hình thành, có một đỉnh lớn trong quá mật độ nơi vật chất đang rơi vào, lần đầu tiên, nhưng chưa từng bị đẩy ra.

Quá trình này tạo ra một loạt các đỉnh và thung lũng trong nhiệt độ của nền vi sóng vũ trụ; nơi các đỉnh cao nhất, các quá mật độ mạnh nhất. Hàng triệu và thậm chí hàng tỷ năm sau, các đỉnh cao nhất sẽ chuyển thành các quá mật độ khối lượng lớn nhất, dẫn đến các cấu trúc vũ trụ ở các quy mô đó: các cụm sao, thiên hà lùn, thiên hà lớn, nhóm và cụm thiên hà, và cuối cùng, mạng vũ trụ rộng lớn. Những hạt giống vũ trụ nhỏ bé, ban đầu dường như nhỏ và không quan trọng, cuối cùng sẽ phát triển thành các cấu trúc mà vũ trụ sở hữu.

Quy mô âm thanh Bao CMB

Chúng ta có thể nhìn xa tùy ý trong vũ trụ nếu kính thiên văn cho phép, và sự phân bố của các thiên hà sẽ tiết lộ một quy mô khoảng cách cụ thể (quy mô âm thanh) sẽ tiến hóa theo thời gian theo một cách cụ thể, giống như các đỉnh và thung lũng âm thanh trong nền vi sóng vũ trụ cũng tiết lộ quy mô này. Các hạt giống được ghi dấu trong CMB tiến hóa thành cấu trúc quy mô lớn, từ quy mô thiên hà đến mạng vũ trụ, xuất hiện trong vũ trụ vào thời điểm muộn.

Hình thành cấu trúc và sự khác biệt giữa vật chất thông thường và vật chất tối

Khi các cấu trúc đó hình thành – như các thiên hà, chẳng hạn – chúng ban đầu sẽ kéo vật chất vào bất kể vật chất đó thuộc loài nào (thông thường hay tối). Nếu vật chất tối phong phú gấp năm lần vật chất thông thường, thì trong mỗi cấu trúc (ví dụ, mỗi thiên hà) hình thành, thành phần ban đầu sẽ là ~17% vật chất thông thường và ~83% vật chất tối. Tuy nhiên, hai loại vật chất này hoạt động khác nhau một cách cơ bản.

Vật chất thông thường, ngoài việc chịu lực hấp dẫn, có thể va chạm, dính lại với nhau, nóng lên, hấp thụ và phát ra ánh sáng, mất động lượng tuyến tính và góc, và hình thành các cấu trúc sụp đổ, bao gồm các dòng khí, sao, và lỗ đen, trong số nhiều thứ khác. Ngược lại, vật chất tối chỉ có thể chịu lực hấp dẫn. Nó không thể va chạm, dính lại, hấp thụ hay phát ra ánh sáng, hoặc sụp đổ. Nó không có tương tác nào được biết đến, ngoài việc thông qua lực hấp dẫn, với bất kỳ dạng vật chất hoặc bức xạ nào khác, bao gồm vật chất thông thường và ánh sáng.

Kết quả là, các thiên hà hiện đại thường có hai thành phần: một thành phần baryon nhỏ gọn làm từ vật chất thông thường, nơi chứa tất cả các sao, cụm sao, khí, bụi, tàn dư sao, hành tinh, và nhiều thứ khác, và một thành phần không baryon phân bố rộng làm từ vật chất tối, rất lớn, và tồn tại trong một vầng hào quang mịn lớn, mở rộng gấp nhiều lần kích thước của thành phần baryon (vật chất thông thường).

Một cụm thiên hà có thể được tái tạo khối lượng từ dữ liệu thấu kính hấp dẫn. Hầu hết khối lượng không nằm trong các thiên hà riêng lẻ, được thể hiện dưới dạng các đỉnh ở đây, mà từ môi trường liên thiên hà trong cụm, nơi vật chất tối dường như cư trú. Các mô phỏng và quan sát chi tiết hơn có thể tiết lộ cấu trúc phụ của vật chất tối, với dữ liệu đồng thuận mạnh mẽ với dự đoán của vật chất tối lạnh. Nếu không có tác động hấp dẫn của vật chất tối, hầu hết các thiên hà sẽ tự xé mình ra trong các giai đoạn hình thành sao lớn.

Tầm quan trọng của vật chất tối trong thiên hà

Điều này cực kỳ quan trọng vì nhiều lý do, nhưng có lẽ quan trọng nhất là: vật chất tối chịu trách nhiệm cho phần lớn tiềm năng hấp dẫn của một thiên hà. Khi các sao lần đầu tiên hình thành trong một thiên hà, khi các đám mây khí sụp đổ và phân mảnh, các tập hợp vật chất này:

– Nóng lên,

– phát ra gió và bức xạ,

– khơi mào phản ứng tổng hợp hạt nhân trong lõi của chúng,

– và – đối với các sao khối lượng lớn nhất – nhanh chóng đốt cháy nhiên liệu, chết trong các thảm họa sao như siêu tân tinh.

Các gió và bức xạ từ các sao lớn, cùng với sóng xung kích từ siêu tân tinh, tạo ra áp suất mạnh hướng ra ngoài lên bất kỳ vật chất thông thường còn lại, và cũng có thể ion hóa nó và đẩy nó đến vận tốc lớn.

Nếu có quá ít lực hấp dẫn trong các thiên hà trẻ, thì 100% vật chất thông thường không hình thành sao ngay lập tức sẽ bị đẩy ra ngoài. Hiệu ứng này quan trọng nhất ở các thiên hà khối lượng thấp nhất (với ít vật chất và lực hấp dẫn nhất) và đối với các thế hệ sao đầu tiên (trung bình có khối lượng cao hơn, xanh hơn, sáng hơn, nóng hơn, và sống ngắn hơn so với các sao hiện nay). Nếu không có đủ lực hấp dẫn để giữ lại vật liệu còn sót lại từ thế hệ sao đầu tiên, bạn sẽ bỏ lỡ cơ hội hình thành các thế hệ sao tiếp theo: các sao giàu nguyên tố nặng và có khả năng hình thành các hành tinh đá, phân tử phức tạp, và sự sống.

Chế độ xem cận cảnh của Messier 82, Thiên hà Cigar, không chỉ cho thấy các sao và khí, mà còn các gió thiên hà siêu nóng và hình dạng bị biến dạng do tương tác với người hàng xóm lớn hơn, nặng hơn: M81. (M81 nằm ngoài màn hình, ở phía trên bên phải.) Khi quá trình hình thành sao diễn ra mạnh mẽ trên toàn bộ thiên hà, nó trở thành cái gọi là thiên hà bùng nổ sao, đặc trưng bởi các gió đẩy khí mạnh mẽ. Nếu thiên hà có khối lượng quá thấp, vật liệu giàu nguyên tố này sẽ bị đẩy ra ngoài, ngăn cản việc hình thành các thế hệ sao sau với tiềm năng cho các hành tinh đá.

Tác động của việc không có vật chất tối

Thường thì khi nói về vai trò của vật chất tối, người ta thảo luận về việc nó tạo ra các đường cong quay thiên hà khác so với khi không có nó, vì phân bố hấp dẫn quanh thiên hà sẽ khác. Họ nói về cách tín hiệu thấu kính hấp dẫn sẽ khác, vì phân bố vật chất quanh các thiên hà, chuẩn tinh, và cụm thiên hà sẽ không có thành phần phân bố rộng, mịn này. Họ nói về cách các cụm thiên hà va chạm sẽ bị thống trị, về mặt hấp dẫn, bởi khí phát tia X nóng giữa hai thành phần chính, thay vì chỉ đơn giản đi qua vụ va chạm như vật chất tối.

Và tất cả những điều đó đều đúng, nhưng chúng không phải là những cách lớn nhất mà vũ trụ sẽ khác đi.

Vũ trụ không có vật chất tối

Để thấy những cách còn sâu sắc hơn, hãy quay lại điểm bắt đầu của câu chuyện vũ trụ, nhưng lần này, hãy tưởng tượng rằng chúng ta có cùng các thành phần với cùng số lượng – cùng lượng vật chất thông thường, cùng lượng neutrino, cùng lượng bức xạ dưới dạng photon, thậm chí cùng lượng năng lượng tối – nhưng lần này, không có vật chất tối. Sự khác biệt lớn đầu tiên sẽ xuất hiện sau khi tổng hợp hạt nhân Vụ Nổ Lớn hoàn tất, tạo ra các nguyên tố nhẹ, nhưng trước khi các nguyên tử trung tính hình thành.

Ba biểu đồ đường so sánh các phổ có nhãn Lambda – CDM, Lambda – vật chất mở, và Lambda – vật chất thông thường – cái sau đại diện cho một vũ trụ không có vật chất tối – với trục y từ 0 đến 7000 và trục x trải dài từ 0 đến 2500. Các dao động nhiệt độ mô phỏng trên các quy mô góc khác nhau xuất hiện trong CMB trong một vũ trụ với lượng bức xạ đo được, và sau đó là 70% năng lượng tối, 25% vật chất tối, và 5% vật chất thông thường (bên trái), 70% năng lượng tối, 25% độ cong không gian, và 5% vật chất thông thường (giữa), hoặc 70% năng lượng tối và 30% vật chất thông thường (bên phải). Sự khác biệt về số lượng đỉnh, cũng như độ cao và vị trí của các đỉnh, dễ dàng được nhận thấy. Lưu ý sự khác biệt tỷ lệ trên trục y giữa các biểu đồ.

Tác động lên nền vi sóng vũ trụ

Nếu không có vật chất tối, mô hình các đỉnh âm thanh xuất hiện trong nền vi sóng vũ trụ – các đỉnh đại diện cho biên độ của dao động nhiệt độ ở quy mô cụ thể đó – sẽ rất khác. Sẽ có ít đỉnh hơn; đỉnh âm thanh đầu tiên sẽ lớn hơn và quan trọng hơn tất cả các đỉnh khác; sức mạnh vũ trụ (một thước đo của sự phân bố) sẽ tập trung vào các quy mô vũ trụ tương đối lớn: các quy mô tương ứng với khoảng 500 triệu năm ánh sáng ngày nay. Áp suất bức xạ sẽ xóa sạch cấu trúc quy mô nhỏ của vũ trụ, vì bức xạ tương tác hiệu quả với vật chất thông thường, nhưng không phải với vật chất tối.

Hình thành thiên hà trong vũ trụ không có vật chất tối

Điều này tương ứng với một vũ trụ mà việc hình thành cấu trúc quy mô nhỏ (ở quy mô của các thiên hà riêng lẻ trở xuống) bị kìm hãm so với các thiên hà trong vũ trụ của chúng ta. Sẽ có ít thiên hà riêng lẻ hơn ngay từ đầu. Chúng sẽ không được tạo thành từ hỗn hợp vật chất tối và thông thường, mà chỉ từ vật chất thông thường: chúng sẽ bắt đầu như những đám mây khí. Những đám mây khí đó sẽ hình thành, sụp đổ, và tạo ra các sao đầu tiên trong vũ trụ, giống như trong vũ trụ giàu vật chất tối của chúng ta, nhưng gần như ngay lập tức, một số khác biệt lớn sẽ xuất hiện.

Thách thức đối với các thiên hà không có vật chất tối

Các sao siêu nóng, trẻ đôi khi có thể tạo ra các tia, như vật thể Herbig – Haro này trong Tinh vân Orion, chỉ cách vị trí của chúng ta trong thiên hà 1.500 năm ánh sáng. Bức xạ và gió từ các sao trẻ, khối lượng lớn có thể truyền những cú đẩy mạnh với vận tốc cao cho vật chất xung quanh.

Đối với các thiên hà hình thành trong một vũ trụ không có vật chất tối, chúng sẽ ngay lập tức đối mặt với một thách thức. Các sao không chỉ phát ra ánh sáng khả kiến, mà còn lượng lớn bức xạ tử ngoại, ion hóa. Chúng phát ra các tia hạt và thổi ra lượng lớn vật chất chuyển động nhanh dưới dạng gió sao. Và đối với các sao đầu tiên, vốn có khối lượng lớn hơn nhiều so với các sao ngày nay, những hiệu ứng này còn nghiêm trọng hơn. Một khi đợt hình thành sao đầu tiên xảy ra, những hiệu ứng từ các sao mới hình thành này sẽ hiệu quả làm sôi hoặc bốc hơi toàn bộ vật chất trung tính còn lại, đẩy nó ra khỏi thiên hà và trở lại môi trường liên thiên hà.

Không phải môi trường giữa các sao, là không gian giữa các sao trong một thiên hà riêng lẻ, mà là môi trường liên thiên hà, hoặc không gian giữa các thiên hà. Nếu không có vật chất tối, các hiệu ứng kết hợp của gió sao và bức xạ tử ngoại sẽ tạo ra một cú đẩy mạnh đến mức vật chất xung quanh không chỉ bị thổi ngược vào môi trường giữa các sao, mà sẽ hoàn toàn không bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn từ thiên hà nơi chúng hình thành. Khi các sao này tiếp tục tiến hóa và chết, điều có thể có nghĩa là siêu tân tinh đối với hầu hết các sao thế hệ đầu, vật liệu phóng ra từ các sao này di chuyển nhanh đến mức – một lần nữa, nếu không có vật chất tối – chúng trở nên không bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn từ vật liệu còn lại đã sụp đổ để hình thành các sao này ngay từ đầu.

Dòng thời gian dài một thập kỷ, từ 2008 đến 2017, cho thấy các đặc điểm chi tiết đáng kinh ngạc trong các cấu trúc khí và sợi của Tinh vân Cua mở rộng theo thời gian. Xuất hiện từ một siêu tân tinh lõi sụp đổ, Tinh vân Cua đẩy vật chất ra ngoài nhanh chóng: khoảng 1500 km/s. Nếu một sự kiện như thế này xảy ra trong một môi trường khối lượng thấp, lực hấp dẫn thấp, toàn bộ vật liệu phóng ra sẽ thoát ra, ngăn cản vật liệu đó tham gia vào các thế hệ hình thành sao trong tương lai.

Hậu quả đối với sự tiến hóa của thiên hà

Điều này tạo ra một sự khác biệt thực sự to lớn đối với hầu hết các thiên hà hình thành. Không giống như trong vũ trụ của chúng ta (với vật chất tối), nơi vật liệu được tổng hợp trong một thế hệ sao trở lại môi trường giữa các sao và tham gia vào các thế hệ hình thành sao tiếp theo, thì thế hệ đầu tiên này của các sao là điểm kết thúc cho sự tiến hóa của thiên hà trong hầu hết các trường hợp. Nếu không có vật chất tối, vật liệu phóng ra từ các xác sao này bị thổi ra không gian liên thiên hà, và sẽ không có thế hệ sao tương lai nào cả. Những gì chúng ta nghĩ là thiên hà sẽ chỉ là những nghĩa trang, chứa đầy các lỗ đen và xác của các sao từ thế hệ hình thành sao đầu tiên.

Khi nhìn vào các hệ sao riêng lẻ, điều đó có nghĩa là sự phức tạp – dưới dạng các hành tinh đá, phân tử hữu cơ, và tiềm năng cho sự sống – bị bất lợi mạnh mẽ so với một vũ trụ giàu vật chất tối. Nếu không có khả năng tái chế các nguyên tố từ một thế hệ sao sang thế hệ tiếp theo, sẽ không có nguyên tố nặng (cần để hình thành các hành tinh đá) xuất hiện trong các đĩa tiền hành tinh. Nếu không có lượng lớn carbon, nitơ, oxy và thậm chí các nguyên tố nặng hơn như silicon, phốt pho, đồng và sắt, không chỉ sự sống là bất khả thi, mà các hành tinh duy nhất bạn có thể hình thành sẽ là các thế giới khí gồm hydro và heli. Và nếu không có các nguyên tố nặng hơn để làm mát các protostar mới hình thành, các sao hình thành sẽ ít hơn về số lượng nhưng có khối lượng cao hơn và sống ngắn hơn. Các sao giống Mặt Trời sẽ hiếm, và các sao giống Mặt Trời với các hành tinh giống Trái Đất sẽ gần như không thể.

Bản đồ này đến từ một mô phỏng của một phần mạng vũ trụ, với các sóng xung kích (trắng), từ trường (lục lam), và ánh sáng radio (hồng) được minh họa ở đây. Sự hình thành cấu trúc vũ trụ, ở cả quy mô lớn và nhỏ, phụ thuộc mạnh mẽ vào cách vật chất tối và vật chất thông thường tương tác, cũng như các dao động mật độ ban đầu có nguồn gốc từ vật lý lượng tử. Các cấu trúc xuất hiện, bao gồm các cụm thiên hà và các sợi quy mô lớn hơn, là hậu quả không thể tranh cãi của vật chất tối.

Hậu quả đối với các thiên hà lớn

Ngay cả những thiên hà lớn nhất, nặng nhất cũng sẽ mất một phần lớn khí hình thành sao mới ngay sau sự kiện hình thành sao lớn đầu tiên mà chúng trải qua. Chỉ những thiên hà hiếm, rất lớn và nặng mới có hy vọng tạo ra nhiều thế hệ sao và tiềm năng cho sự sống. Vũ trụ sẽ là một nơi tối hơn, với ít thiên hà hơn tổng thể. Và cuối cùng, khi nhìn vào các quy mô vũ trụ lớn nhất, nếu không có vật chất tối để hình thành mạng vũ trụ – bộ khung hoặc xương sống vô hình của cấu trúc hình thành trong vũ trụ thực tế của chúng ta – sẽ không có tập hợp sợi giống mạng. Chúng ta chỉ có những đảo biệt lập của các thiên hà cỡ trung, với cấu trúc ở cả quy mô nhỏ hơn và lớn hơn bị kìm hãm mạnh mẽ.

Vai trò quan trọng nhất mà vật chất tối đảm nhận là lực hấp dẫn, và làm điều đó một cách không ngừng nghỉ. Vật chất tối không bị ảnh hưởng bởi bức xạ (dưới dạng photon) như vật chất thông thường, vì không có mặt cắt tương tác giữa vật chất tối và bức xạ. Nó không tụ lại và dính với nhau như vật chất thông thường, và vì thế bản chất phân bố rộng, mịn của nó tạo ra các vầng hào quang khổng lồ, quan trọng cho việc hình thành cấu trúc. Và sự hiện diện khắp nơi của nó ở mọi quy mô định hình mạng vũ trụ và giúp các thiên hà quy mô nhỏ – loại thiên hà phổ biến nhất – hình thành và giữ được, ngay cả qua các thế hệ sao.

Kết luận

Có thể tranh luận liệu ngay cả trong những môi trường không có vật chất tối thuận lợi nhất, một hành tinh như Trái Đất với các sinh vật sống trên đó có thể hình thành hay không. Các sao sẽ ít hơn về số lượng, cũng như các thiên hà, và chỉ một vài thiên hà có kích thước may mắn mới có thể hình thành nhiều thế hệ sao. Nếu không có vật chất tối, vũ trụ của chúng ta sẽ có ít cấu trúc hơn nhiều, và cấu trúc hiện diện sẽ phức tạp hơn nhiều. May mắn thay, chúng ta không phải sống mà không có nó, vì nếu không có nó, sự sống có thể thậm chí không khả thi.