Vũ trụ bao la chứa đựng vô vàn bí ẩn, và một trong những bí ẩn lớn nhất đó chính là vật chất tối – thành phần chiếm tới 85% vũ trụ nhưng lại vô hình, không thể quan sát trực tiếp. Giờ đây, một nghiên cứu mới do Đại học Buffalo dẫn đầu đang mở ra một hướng đi đầy hứa hẹn trong việc tìm kiếm vật chất tối thông qua việc săn lùng những "hạt giống" vũ trụ sơ khai, chính là lỗ đen nguyên thủy (PBHs).

Khác với các lỗ đen được hình thành từ sự sụp đổ của các ngôi sao khổng lồ mà chúng ta đã biết, lỗ đen nguyên thủy được cho là đã xuất hiện ngay sau vụ nổ Big Bang, trong điều kiện hỗn loạn và năng lượng cực lớn của vũ trụ sơ khai. Chúng nhỏ hơn nhiều so với các lỗ đen sao nhưng vẫn sở hữu mật độ đáng kinh ngạc và có thể là một ứng cử viên sáng giá cho vật chất tối.

Lỗ đen nguyên thủy được cho là đã xuất hiện ngay sau vụ nổ Big Bang.

Tuy nhiên, việc tìm kiếm những "quái vật" này không hề dễ dàng. Cho đến nay, chưa có bất kỳ bằng chứng quan sát trực tiếp nào về sự tồn tại của lỗ đen nguyên thủy. Đó là lý do tại sao nhóm nghiên cứu tại Đại học Buffalo đã đề xuất một cách tiếp cận hoàn toàn mới, dựa trên hai giả thuyết thú vị: hành tinh rỗng và đường hầm vi mô.

Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Physics of the Dark Universe số tháng 12, giả thuyết đầu tiên cho rằng, nếu một lỗ đen nguyên thủy bị mắc kẹt bên trong một thiên thể đá lớn, nó sẽ từ từ "ăn mòn" lõi chất lỏng của thiên thể đó, để lại một lớp vỏ rỗng khổng lồ. Các nhà khoa học đã tính toán kích thước tối đa của một "hành tinh rỗng" như vậy mà không bị sụp đổ dưới trọng lực của chính nó và cho ra kết quả là không lớn hơn 1/10 bán kính Trái Đất. Điều này có nghĩa là chúng ta có thể tìm thấy chúng dưới dạng các tiểu hành tinh trong không gian.

Hố đen bị mắc kẹt bên trong một vật thể đá lớn có thể tiêu thụ lõi chất lỏng của nó.

Giả thuyết thứ hai táo bạo hơn, một lỗ đen nguyên thủy di chuyển với tốc độ cao có thể xuyên thẳng qua các vật liệu rắn trên Trái Đất, để lại những "đường hầm" siêu nhỏ. Những đường hầm này, dù cực kỳ nhỏ bé, vẫn có thể được phát hiện bằng kính hiển vi hiện đại. Việc tìm kiếm những đường hầm này trong các vật liệu cổ xưa trên Trái Đất, dù có xác suất thành công cực kỳ thấp (khoảng 0,000001%), nhưng nếu thành công, sẽ là một bước đột phá vĩ đại trong việc hiểu biết về vật chất tối.

Giáo sư Dejan Stojkovic, đồng tác giả nghiên cứu, nhấn mạnh rằng việc tìm kiếm lỗ đen nguyên thủy đòi hỏi tư duy đột phá và những phương pháp phi truyền thống. Ông cho rằng, mặc dù xác suất thành công thấp, nhưng chi phí cho việc tìm kiếm lại không quá lớn. Việc này có thể bao gồm việc sử dụng kính thiên văn để tìm kiếm các thiên thể rỗng trong không gian và sử dụng kính hiển vi để kiểm tra các vật liệu rắn trên Trái Đất.

Nghiên cứu này mở ra một hướng đi mới đầy thú vị trong việc tìm hiểu về vật chất tối và sự hình thành của lỗ đen. Giáo sư Stojkovic khẳng định: "Chúng ta có lẽ cần một khuôn khổ hoàn toàn mới" để giải đáp những bí ẩn lâu đời này. Liệu những hành tinh rỗng và đường hầm vi mô có thực sự hé mở bí mật vũ trụ? Thời gian sẽ trả lời.