Thiên hà tô bao nhiêu?

Alis Deason, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Durham, Anh, cùng đồng nghiệp tìm cách xác định rìa của dải Ngân Hà, Science News hôm 23/3 đưa tin. Các mô hình của họ chỉ ra, dải Ngân Hà có đường kính 1,9 triệu năm ánh sáng, hơn kém 0,4 triệu năm ánh sáng.

Đĩa thiên hà, nơi chứa Mặt Trời và cũng là khu vực sáng nhất của dải Ngân Hà, rộng khoảng 120.000 năm ánh sáng. Ngoài đĩa thiên hà là đĩa khí. Một quầng vật chất tối khổng lồ chứa đầy các hạt vô hình bao trùm cả hai đĩa và trải rộng ra không gian. Tuy nhiên, quầng tối này không phát ra ánh sáng nên các nhà khoa học gặp rất nhiều khó khăn khi đo đường kính của nó.  

Để tìm ra rìa dải Ngân Hà, nhóm chuyên gia lập mô hình máy tính về sự hình thành của các thiên hà khổng lồ tương tự dải Ngân Hà. Họ tập trung vào những trường hợp hai thiên hà khổng lồ ở sát nhau, giống như dải Ngân Hà và "hàng xóm" Andromeda, vì lực hấp dẫn của chúng tác động lẫn nhau. Mô hình chỉ ra, ngay ngoài rìa quầng tối của thiên hà khổng lồ, các thiên hà nhỏ xung quanh giảm đáng kể vận tốc di chuyển.

Nhờ dữ liệu từ kính viễn vọng, Deason và đồng nghiệp nhận thấy những thiên hà nhỏ gần dải Ngân Hà cũng giảm tốc tương tự. Điều này xảy ra ở nơi cách trung tâm 950.000 năm ánh sáng, cho thấy đây chính là rìa ngoài. Rìa dải Ngân Hà xa trung tâm gấp 35 lần so với Mặt Trời.

Trong tương lai, các nhà thiên văn sẽ định vị rìa dải Ngân Hà chính xác hơn khi tìm ra thêm thiên hà nhỏ xung quanh. Họ cũng có thể tìm kiếm những ngôi sao xa xôi ở gần rìa dải Ngân Hà, theo Mike Boylan-Kolchin, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Texas Austin.

Nghiên cứu mới giúp giới thiên văn hiểu thêm về đặc điểm của dải Ngân Hà. Ví dụ, dải Ngân Hà càng rộng thì khối lượng càng lớn và càng có nhiều thiên hà quay quanh, theo Rosemary Wyse, nhà thiên văn tại Đại học Johns Hopkins. Các nhà khoa học đã tìm được khoảng 60 thiên hà vệ tinh của dải Ngân Hà, nhưng cho rằng số lượng thực tế lớn hơn nhiều.

Dải sáng chúng ta vẫn nhìn thấy trên bầu trời và gọi là "dải Ngân Hà" từng được cho là toàn bộ thiên hà chứa Trái Đất mang tên Milky Way, tức Ngân Hà.

Đó là một thiên hà xoắn ốc với đĩa ánh sáng đường kính hoảng 100.000 năm ánh sáng, thuộc tầm cỡ "quái vật" trong thế giới thiên hà và đã đạt được kích thước đáng gờm này nhờ nuốt chửng nhiều thiên hà khác.

Thế nhưng, các nghiên cứu những năm gần đây dần chứng minh cái gọi là Ngân Hà thực ra mang tầm vóc lớn hơn nhiều với những cấu trúc mở rộng đến khó tin bên ngoài quầng sao được gọi là "dải Ngân Hà" mà chúng ta vẫn thấy.

Ngân Hà không chỉ là "dải Ngân Hà" trong tưởng tượng của chúng ta, thứ có dạng một chiếc đĩa mỏng, rực sáng vì dày đặc sao, mà còn được bao bọc bởi quầng halo gồm 2 lớp trong - ngoài, có thể khiến đường kính thực của toàn bộ thiên hà lên tới 2 triệu năm ánh sáng - Ảnh: UCSC/NASA/ESA/STScI.

Một trong những thứ bí ẩn đó là quầng halo, tức vầng hào quang bao vây đĩa ánh sáng chính. Nghiên cứu vừa công bố bởi Trường Đại học California ở Santa Cruz (UCSC - Mỹ) đã chỉ ra thêm một điểm bất ngờ: Ở đó không chỉ có hào quang.

Theo Sci-News, nhóm tác giả đã sử dụng dữ liệu từ nhiệm vụ khảo sát cụm Virgo thế hệ tiếp theo (NGVS), được thực hiện nhờ kính viễn vọng Canada - Pháp - Hawaii (CFHT) và xác định được 208 ngôi sao biến quang không nằm trong đĩa sao chính, mà nằm trong quầng halo.

Sốc hơn, chúng có khoảng cách xa đến kinh ngạc, với khoảng cách tính từ trung tâm Ngân Hà lên tới 65.000 đến 1,05 triệu năm ánh sáng.

Điều này cho thấy nơi cư trú của các ngôi sao trong Ngân Hà phải là một đĩa có đường kính lên tới 2 triệu năm ánh sáng, cho dù chỉ có phần giữa đĩa dày đặc sao hơn phần xung quanh nhiều là có thể nhìn thấy dưới dạng một dải sáng từ Trái Đất, hay một đĩa ánh sáng nếu quan sát từ một hành tinh thuộc thiên hà khác.

Dữ liệu này cũng đem đến thông tin quý giá về vầng hào quang, một cấu trúc rất mờ, gần như vô hình nên khó để quan sát.

"Chúng tôi có thể sử dụng những ngôi sao biến quang này để làm công cụ theo dõi đáng tin cậy nhằm xác định khoảng cách. Quan sát của chúng tôi xác nhận các ước tính lý thuyết về kích thước của vầng hào quang" - TS Yuting Feng của UCSC, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết.

Với kết quả này, Ngân Hà đầy đủ phải có đường kính tới 2 triệu năm ánh sáng. Như vậy, nó dường như tỏa rộng tới thiên hà khổng lồ lân cận là Tiên Nữ (Andromeda).

Có thể hai thiên hà này không hề có khoảng cách bởi Tiên Nữ cũng là một thiên hà thuộc dạng "quái vật", có thể cũng sở hữu quầng halo rộng mở như Ngân Hà.

Điều này cho thấy Ngân Hà và Tiên Nữ - hai "quái vật" dự kiến sẽ va chạm nảy lửa vào 2 triệu năm tới - thực ra có thể đã chạm vào nhau trong hiện tại. Hai tỉ năm tới chỉ là khoảng cách để 2 đĩa chính sáng rực tiếp cận được nhau.

Cả hai thiên hà Ngân Hà và Tiên Nữ đều từng nuốt chửng nhiều thiên hà nhỏ khác và bình yên lớn lên, đạt kính thước thuộc hàng khổng lồ trong thế giới thiên hà cho đến nay. Tuy nhiên, cú va chạm của chúng dự kiến sẽ gây thiệt hại lớn cho cả hai, bởi cùng khổng lồ như nhau, trong đó Trái Đất được dự báo có nguy cơ văng khỏi "vùng sự sống" của hệ Mặt Trời.