Phát hiện của các nhà thiên văn học ủng hộ các giả thuyết về sự tiến hóa của Dải Ngân hà. Dải Ngân hà thường được mô tả như một đĩa phẳng, quay tròn gồm bụi, khí và các ngôi sao. Nhưng nếu bạn có thể phóng to và chụp ảnh phần rìa, nó thực sự có độ cong đáng chú ý - giống như khi bạn đang cố vặn và uốn cong một bản ghi vinyl.
Các nhà thiên văn học tại Đại học Harvard tin rằng hình dạng xoắn của Dải Ngân hà là do quầng vật chất tối không đều gây ra. Điều này hỗ trợ các lý thuyết về va chạm thiên hà trong quá khứ và cung cấp những hiểu biết sâu sắc về bản chất của vật chất tối. Nguồn ảnh: Stefan Payne-Wardenaar; Đám mây Magellanic: Robert Gendler/ESA
Mặc dù các nhà khoa học từ lâu đã biết qua dữ liệu quan sát rằng Dải Ngân hà bị xoắn, với các cạnh trải ra như một chiếc váy, nhưng không ai có thể giải thích được tại sao.
Giờ đây, các nhà thiên văn học Harvard tại Harvard và Trung tâm Vật lý thiên văn Smithsonian (CfA) đã thực hiện những tính toán đầu tiên giải thích đầy đủ hiện tượng này, với bằng chứng thuyết phục rằng Dải Ngân hà được bao quanh bởi một quầng vật chất tối lệch lạc. Công trình này cũng hỗ trợ suy nghĩ hiện tại về cách Dải Ngân hà phát triển và có thể cung cấp manh mối để làm sáng tỏ một số bí ẩn của vật chất tối.
Đĩa thiên hà của Dải Ngân hà bị cong vênh và có hình chiếc kèn, tương tự như Dải Ngân hà ESO trong hình. Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA đã chụp ảnh thiên hà rìa bất thường này, tiết lộ những chi tiết đặc biệt về đĩa bụi lộn ngược của nó và cho thấy các vụ va chạm giữa các thiên hà kích hoạt sự ra đời của các ngôi sao mới như thế nào. Bụi và nhánh xoắn ốc của các thiên hà xoắn ốc bình thường (chẳng hạn như Dải Ngân hà) có vẻ phẳng ở rìa. Nguồn: NASA/Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian
Các tính toán mới được dẫn dắt bởi Jiwon Jesse Han, một sinh viên tại Trường Khoa học và Nghệ thuật sau đại học Griffin. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Thiên văn học tự nhiên và được đồng tác giả bởi Charlie Conroy và Lars Hernquist, cả hai đều là giáo viên tại CfA và Khoa Thiên văn học.
Dải Ngân hà của chúng ta nằm bên trong một đám mây khuếch tán gọi là quầng sao, kéo dài xa hơn vào vũ trụ. Trong công trình mang tính đột phá được công bố năm ngoái, một nhóm nghiên cứu của Harvard đã suy luận rằng các quầng sao có hình bầu dục nghiêng, giống như khí cầu Zeppelin hoặc quả bóng đá.
Dựa trên điều này, nhóm nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng hình dạng tương tự sẽ đúng với quầng vật chất tối, một thực thể lớn hơn bao gồm mọi thứ trong và xung quanh Dải Ngân hà. Vật chất tối chiếm tới 80% khối lượng của Dải Ngân hà, nhưng vô hình vì nó không tương tác với ánh sáng nên phải suy ra hình dạng của quầng vật chất tối. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng mô hình này để tính toán quỹ đạo của các ngôi sao trong quầng vật chất tối thuôn nghiêng và nhận thấy rằng kết quả này gần như khớp hoàn hảo với các quan sát hiện có về các thiên hà bị cong vênh, bùng phát.
Conroy cho biết: "Quầng vật chất tối nghiêng thực sự khá phổ biến trong các mô phỏng, nhưng chưa có ai khám phá tác động của chúng lên Dải Ngân hà. Hóa ra nghiêng là một cách hay để giải thích về Dải Ngân hà. Kích thước và hướng của đĩa lắc lư của thiên hà."
Các nhà khoa học từ lâu đã suy đoán rằng Dải Ngân hà hình thành từ sự va chạm của các thiên hà; công việc của các nhà thiên văn học càng củng cố thêm giả thuyết này.
"Nếu Dải Ngân hà chỉ tự phát triển thì nó sẽ có quầng hình cầu tuyệt đẹp, đĩa phẳng tuyệt đẹp này," Han nói. “Vì vậy, việc các vòng nghiêng và có hình dạng giống quả bóng đá cho thấy thiên hà của chúng ta đã trải qua một sự kiện sáp nhập, trong đó hai thiên hà va chạm nhau. Hóa ra, độ nghiêng là một cách hay để giải thích cả kích thước và hướng của đĩa lắc lư của Dải Ngân hà.”
Những tính toán của họ về hình dạng có thể có của quầng vật chất tối cũng có thể cung cấp manh mối về bản chất và bản chất hạt của chính vật chất tối, điều vẫn còn là một bí ẩn trong vật lý. Han giải thích: “Trong dữ liệu của chúng tôi, các thiên hà không có dạng hình cầu, điều đó có nghĩa là có những giới hạn nhất định về cách vật chất tối có thể tương tác với chính nó”.
Niềm tin vào những phát hiện này có thể dẫn đến những cách tốt hơn để nghiên cứu một cách khéo léo vật chất tối không thể quan sát được, tạo nên phần lớn vũ trụ. Điều này bao gồm các phương pháp mới để nắm bắt động học của các quầng con vật chất tối, các quầng nhỏ của vật chất tối quay quanh các thiên hà.