16.9 C
Munich
Saturday, August 8, 2020

Để hiểu vũ trụ, các nhà khoa học đang nghiên cứu dải ngân hà Hàng xóm vũ trụ

Must read

Người tiếp theo? Ngọn lửa Calgary đang chờ đối thủ Vòng 1 cho các trận playoff NHL

Thế bây giờ thì thế nào?Calgary Flames đã lo việc kinh doanh vào tối thứ Năm và đặt vé tham dự vòng loại trực...

VoteByMail giúp yêu cầu một lá phiếu gửi qua thư trước ngày bầu cử dễ dàng hơn

Một trang web mới cố gắng hợp lý hóa quy trình đăng ký bỏ phiếu qua thư. VoteByMail.io là một dịch vụ...

Sao Hỏa có thể không phải là hành tinh ấm áp, ẩm ướt như chúng ta nghĩ

Sao Hỏa ngày nay là một vùng đất hoang khô lạnh - nhưng mọi thứ có thể đã khác nhiều tỷ năm trước. Kể...

Bài viết này xuất hiện trên tạp chí Discover số tháng 6 năm 2020 với tên “Chào mừng đến với khu phố”. Theo dõi cho nhiều câu chuyện như thế này


Một thế kỷ trước, hầu hết các nhà thiên văn học tin rằng thiên hà của chúng ta là toàn bộ vũ trụ. Điều đó đã thay đổi đột ngột vào năm 1923, khi nhà thiên văn học người Mỹ Edwin Hubble phát hiện ra các ngôi sao biến Cepheid trong tinh vân xoắn ốc lớn của Hồi giáo trong chòm sao Andromeda. Vì thời gian của những ngôi sao này tương quan với độ sáng của chúng, Hubble có thể suy ra khoảng cách của chúng. Ông kết luận rằng các ngôi sao – và tinh vân xoắn ốc mà chúng thuộc về – phải nằm xa dải Ngân hà.

Thiên hà xoắn ốc đó, hiện được gọi là Thiên hà Andromeda (M31), có chung nhiều đặc điểm với chúng ta. Cả hai đều là những thiên hà xoắn ốc có rào chắn với hàng trăm tỷ ngôi sao và đĩa trải dài hơn 100.000 năm ánh sáng. Và mặc dù các nhà thiên văn học từ lâu đã nghĩ rằng M31 vượt xa Dải Ngân hà hai hoặc ba lần, các nghiên cứu gần đây cho thấy hai người có thể có khối lượng tương tự nhau.

Hai người khổng lồ này – những người hàng xóm vũ trụ cách nhau 2,5 triệu năm ánh sáng – neo nhóm Thiên hà địa phương của chúng ta. Bộ sưu tập ràng buộc hấp dẫn này kéo dài khoảng 10 triệu năm ánh sáng và chứa hơn 54 thành viên. Ít nhất, đó là cách mà bao nhiêu nhà thiên văn học đã phát hiện cho đến nay. Tìm kiếm các thiên hà nhỏ, mờ, thậm chí cả các kính thiên văn lớn nhất Trái đất, vì vậy nhiều khả năng ẩn nấp trong bóng tối của những người anh em lớn của họ. Tìm kiếm những người bạn đồng hành có độ sáng thấp này và nghiên cứu cách chúng tương tác sẽ giúp các nhà thiên văn học hiểu được sự tiến hóa và số phận cuối cùng của thiên hà nhà chúng ta.

sagdwarfuniversejune2020

Thiên hà bất thường lùn Sagittarius là không thể thiếu ánh sáng xanh ở trung tâm. (Tín dụng: ESO / M. Bellazzini và cộng sự)

Các vị vua và tòa án của họ

Có một sự sụt giảm lớn về kích thước sau M31 và Dải Ngân hà. Thành viên lớn thứ ba của Local Group, Pinwheel Galaxy (M33), chỉ bằng 1/10 kích thước của các nước láng giềng lớn hơn. Nằm cách Trái đất trong Triangulum 2,75 triệu năm ánh sáng, M33 là nhóm xoắn ốc cục bộ duy nhất. Vì nó nằm tương đối gần với M31, một số nhà thiên văn học nghi ngờ nó có thể là bạn đồng hành hoặc thậm chí là một thiên hà vệ tinh đối với Andromeda.

Không có câu hỏi nào về việc thành phần lớn thứ tư của Nhóm Nhóm địa phương, Đám mây Magellan Lớn (LMC), là một thiên hà vệ tinh của riêng chúng ta. Ở khoảng cách 160.000 năm ánh sáng, nó nhìn bằng mắt thường giống như một mảnh tách ra của Dải Ngân hà. LMC nằm ở biên giới giữa Dorado và Mensa, và nó không bao giờ tăng đối với các nhà quan sát ở vĩ độ trung bắc. Được phân loại là một thiên hà không đều, LMC chiếm khoảng một phần năm khối lượng của M33.

Đối với mỗi thành viên khổng lồ này, Nhóm Địa phương chứa hơn một chục thiên hà lùn. Nhiều người lảng vảng quanh các thành viên lớn hơn như những con thiêu thân quanh đèn đường. Thiên hà Andromeda lưu trữ ít nhất 15 thiên hà vệ tinh, bao gồm hai thiên hà (các hình elip nhỏ M32 và NGC 205) xuất hiện qua các kính viễn vọng sân sau trong cùng một góc nhìn với vật chủ của chúng. Dải Ngân hà tự hào có hơn một chục vệ tinh, bao gồm LMC và hàng xóm của nó, Đám mây Magellan nhỏ (SMC), ở Tucana. Thật kỳ lạ, M33 không có vệ tinh xác nhận.

Cách xa các thiên hà lớn và đoàn tùy tùng của chúng nằm ở một số thiên hà nhỏ khác dường như độc lập với lực hấp dẫn so với phần còn lại. Hầu hết trong số này là tối nghĩa và các nhà thiên văn học gặp khó khăn khi trêu chọc họ từ các ngôi sao tiền cảnh trong Dải Ngân hà. Các thành viên ngoài cùng của Nhóm Địa phương dường như là Sextans A và Sextans B, một cặp thiên hà nhỏ không đều cách xa khoảng 4,35 triệu năm ánh sáng.

Một thế giới vi mô

Nhóm địa phương đưa ra một thách thức quen thuộc với hầu hết các nhà khoa học: Các vật thể lớn dễ tìm thấy và kiểm tra hơn so với anh em họ nhỏ phổ biến hơn của họ. Các nhà sinh học có thể quan sát và nghiên cứu những con voi dễ dàng hơn chúng có thể là những sinh vật siêu nhỏ vượt xa chúng hàng triệu lần. Và các nhà thiên văn học sao không gặp vấn đề gì khi nhìn thấy những ngôi sao khổng lồ, phát sáng cao trên khắp thiên hà, nhưng họ phải tìm kiếm sâu để khám phá những ngôi sao lùn đỏ nhỏ hơn, mờ hơn, chiếm tới 75% dải Ngân hà.

Trong số 100 ngôi sao sáng nhất trên bầu trời đêm, chỉ có năm ngôi sao cũng nằm trong số 100 ngôi sao gần nhất. Và không có sao lùn đỏ tỏa sáng đủ để có thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Đối với các nhà thiên văn học thiên hà, Nhóm Địa phương cung cấp một phòng thí nghiệm gần như hoàn hảo để khám phá các thiên hà nhỏ nhất, phổ biến nhất. Bộ sưu tập khu phố của chúng tôi bao gồm ba hình xoắn ốc, hai hình elip, chín hình lục giác (bao gồm LMC và SMC) và ít nhất 40 thiên hà hình elip lùn, hình sao lùn không đều và hình cầu lùn. Để thực sự hiểu vũ trụ nói chung, các nhà khoa học cần nghiên cứu những thiên hà lùn dồi dào này và cách chúng liên quan đến những bậc thầy khan hiếm của chúng.

ngc6822

Không giống như hầu hết các thiên hà bất thường lùn trong Nhóm Địa phương, NGC 6822 chứa nhiều ngôi sao màu xanh khổng lồ và các khu vực hình thành sao màu đỏ sinh ra chúng. (Tín dụng: Nhóm khảo sát thiên hà nhóm địa phương / NOAO / AURA / NSF)

Con ma ở trong máy

Để làm như vậy, các nhà thiên văn học muốn có một bản kiểm kê đầy đủ của Nhóm Địa phương. Nó không dễ như nó tưởng. Bất kỳ thiên hà nào chưa biết sẽ phải cực nhanh, trải ra mỏng đến mức chúng hòa vào bầu trời hoặc ẩn sau đĩa bụi Milky Way.

Vào mùa thu 2018, một nhóm các nhà thiên văn học tuyên bố họ đã phát hiện ra một thiên hà kiểm tra tất cả các hộp đó. Được đặt tên là Antlia 2, thành viên Nhóm Địa phương mới này là một vệ tinh Milky Way được mệnh danh là thiên hà ma quỷ. Nó một mô tả apt. Đối tượng là một người lùn khổng lồ – nếu điều đó có ý nghĩa. Mặc dù nó có đường kính tương tự LMC, nhưng nó tỏa ra ánh sáng ít hơn 10.000 lần. Nó dường như quá mờ cho kích thước của nó, hoặc quá lớn cho độ sáng của nó.

Nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi Gabriel Torrealba thuộc Viện Thiên văn học và Vật lý thiên văn ở Đài Bắc, Đài Loan, đã phát hiện ra Antlia 2 trong khi quét dữ liệu từ vệ tinh của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu Châu Gaia. Ra mắt vào tháng 12 năm 2013, Gaia đã xây dựng một danh mục sao chứa các phép đo có độ chính xác cao gần 1,7 tỷ sao.

Các nhà nghiên cứu đã sàng lọc dữ liệu tìm kiếm các ngôi sao RR Lyrae – anh em họ có độ sáng thấp hơn với các biến Cepheid mà Hubble sử dụng để khám phá bản chất thiên hà M31. RR Lyraes là những ngôi sao cũ với một vài yếu tố nặng được tìm thấy ở những người trẻ hơn như mặt trời. Bởi vì chúng xuất hiện trong mọi vệ tinh lùn Milky Way được biết đến, nhóm nghiên cứu đã tìm kiếm chúng như những kẻ theo dõi cho những người lùn chưa được phát hiện trước đó.

Đối với một người lùn, Antlia 2 đặt ra một số câu hỏi lớn. Khối lượng thấp của nó là điển hình của các thiên hà vệ tinh, nhưng khối lượng lớn thì không. Mặc dù các lực thủy triều từ Dải Ngân hà sẽ tước các ngôi sao khỏi thiên hà và khiến nó mất đi khối lượng, quá trình này sẽ khiến khối lượng Antlia 2 cạn co lại, không phát triển. Đây là một trò chơi kỳ quặc, anh cho biết thành viên nhóm Matthew Walker của Đại học Carnegie Mellon. Chúng tôi đang tự hỏi liệu thiên hà này có phải là đỉnh của tảng băng trôi hay không, và Dải Ngân hà được bao quanh bởi một quần thể lớn các sao lùn gần như vô hình tương tự như thế này.

Mặc dù Antlia 2 hiện nằm cách trung tâm Milky Way, khoảng 425.000 năm ánh sáng, nhưng quỹ đạo của nó mang lại gần 150.000 năm ánh sáng. Tuy nhiên, điều đó vẫn còn đủ xa để giữ cho người lùn nguyên vẹn trong hàng tỷ năm.

Nhưng không phải tất cả các vệ tinh của Dải Ngân hà sẽ may mắn như vậy. Một thứ đặc biệt, được gọi là Hình cầu lùn Sagittarius, đã đi qua đĩa thiên hà của chúng ta nhiều lần và nó đang dần tan thành dòng sao khi thủy triều Dải Ngân hà kéo nó ra xa nhau. Trung tâm của thiên hà này nằm cách trung tâm dải Ngân hà khoảng 82.000 năm ánh sáng. Canis Major Dwarf thậm chí còn ở gần hơn (cách xa 42.000 năm ánh sáng) và bị xáo trộn không kém.

Cuối cùng, thiên hà của chúng ta sẽ tiêu thụ những thứ này và nhiều vệ tinh khác, phát triển Dải Ngân hà trong khi thu hẹp số lượng bạn đồng hành của nó.

Một vụ va chạm Magellanic

Tất nhiên, một trận chiến giữa Dải Ngân hà hạng nặng và một thiên hà vệ tinh hạng nặng chỉ có thể kết thúc bằng một cách. Nhưng điều gì xảy ra khi hai chiến binh bình đẳng hơn đối mặt? Bạn có thể kết thúc với một cái gì đó giống như các đám mây Magellanic: các thiên hà có hình dạng bất thường trải qua rất nhiều quá trình hình thành sao.

Nhà thiên văn học Sally Oey của Đại học Michigan đã lãnh đạo một nhóm quốc tế sử dụng dữ liệu Gaia để nghiên cứu chuyển động của 315 ngôi sao trong SMC. Vào tháng 10 năm 2018, các nhà khoa học tuyên bố rằng các ngôi sao ở phía đông nam của SMC đang di chuyển ra khỏi phần lớn thiên hà và hướng về LMC. Các mô hình máy tính cho thấy hai thiên hà có khả năng va chạm trực diện vào vài trăm triệu năm trước.

Hai chiến binh hạng trung này có thể sẽ chạm trán nhau hết lần này đến lần khác, cuối cùng hợp nhất thành một thiên hà duy nhất. Nhưng trận chiến cuối cùng của Local Group sẽ diễn ra khi hai đối thủ nặng ký của nó va chạm. Các quan sát cho thấy M31 đang trong quá trình va chạm với Dải Ngân hà. Các thiên hà khổng lồ sẽ thực hiện một lần vượt qua ban đầu trong vòng chưa đầy 4 tỷ năm. Các lực thủy triều mạnh sẽ làm biến dạng cả hai, biến các đĩa có trật tự của chúng thành các vệt khí và sao lộn xộn. Hai tỷ đến 3 tỷ năm sau, cuối cùng họ sẽ hợp nhất thành một thiên hà hình elip khổng lồ duy nhất mà các nhà thiên văn học gọi là Milkomeda.

M33 có khả năng sẽ quay quanh các thiên hà kết hợp trong một thời gian trước khi nó cũng rơi vào tình trạng hấp dẫn của chúng. Phần còn lại của Nhóm địa phương sẽ làm theo.

Với vài tỷ năm thời gian trong tay, các nhà thiên văn học trong tương lai nên nắm bắt tốt Nhóm Địa phương và các thành viên của nó, và sử dụng nó như một khối xây dựng để hiểu rõ hơn về cách vũ trụ sẽ phát triển. Không phải là một di sản tồi cho một bộ sưu tập motley của vài chục thiên hà.


Richard Talcott là một biên tập viên đóng góp cho Thiên văn học. Cuốn sách mới nhất của ông là Space Junk (Ziga Media, 2019).

- Advertisement -

More articles

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

- Advertisement -

Latest article

Người tiếp theo? Ngọn lửa Calgary đang chờ đối thủ Vòng 1 cho các trận playoff NHL

Thế bây giờ thì thế nào?Calgary Flames đã lo việc kinh doanh vào tối thứ Năm và đặt vé tham dự vòng loại trực...

VoteByMail giúp yêu cầu một lá phiếu gửi qua thư trước ngày bầu cử dễ dàng hơn

Một trang web mới cố gắng hợp lý hóa quy trình đăng ký bỏ phiếu qua thư. VoteByMail.io là một dịch vụ...

Sao Hỏa có thể không phải là hành tinh ấm áp, ẩm ướt như chúng ta nghĩ

Sao Hỏa ngày nay là một vùng đất hoang khô lạnh - nhưng mọi thứ có thể đã khác nhiều tỷ năm trước. Kể...