Bức ảnh mờ ảo của Hubble về thiên hà lùn không chỉ là một kiệt tác thị giác, nó còn là chìa khóa để giải mã 'dòng chảy vũ trụ' bí ẩn

Trong phông nền sâu của bức ảnh, vô số các chấm màu đỏ, cam và be hiện rõ. Rất nhiều trong số đó là các thiên hà xa xôi, một vài thiên hà có cấu trúc xoắn ốc rõ rệt, mang đến một cảm giác choáng ngợp về chiều sâu của vũ trụ .

Vì sao các nhà thiên văn học quan sát thiên hà mờ nhạt này

Bức ảnh này không chỉ là một bức tranh đẹp; dữ liệu thu được là một phần của chương trình quan sát quan trọng của Hubble tập trung vào việc tìm hiểu "dòng chảy vũ trụ" . Vũ trụ đang giãn nở, nhưng sự phân bố vật chất bên trong nó lại không đồng đều. Lực hấp dẫn từ các cấu trúc khổng lồ, chẳng hạn như các cụm thiên hà và những vùng tập trung quá mức của vật chất tối, gây ra những sai lệch so với sự giãn nở đồng nhất. Chuyển động quy mô lớn do hấp dẫn này được gọi là dòng chảy vũ trụ .

Để lập bản đồ ba chiều của những dòng chảy này, các nhà thiên văn cần khoảng cách chính xác đến các thiên hà. Hubble cung cấp những khoảng cách đó bằng cách sử dụng những ngôi sao khổng lồ đỏ làm "ngọn nến chuẩn"—những vật thể có độ sáng nội tại đã biết. Bằng cách đo độ sáng biểu kiến của những ngôi sao này, các nhà khoa học có thể tính toán khoảng cách đến chúng, một bước quan trọng để biến bản đồ phẳng của bầu trời thành bản đồ 3D về cấu trúc và chuyển động của vũ trụ .

Vai trò của những ngôi sao khổng lồ đỏ

Những ngôi sao khổng lồ đỏ trong một giai đoạn tiến hóa đặc biệt và ngắn ngủi là những ngọn nến chuẩn đặc biệt hữu ích. Khi một ngôi sao khối lượng thấp cạn kiệt hydro trong lõi và bắt đầu đốt cháy heli, nó đạt đến đỉnh sáng được gọi là đỉnh của nhánh sao khổng lồ đỏ (TRGB). Độ sáng đỉnh này nhất quán một cách đáng kinh ngạc giữa các ngôi sao khác nhau, khiến các ngôi sao TRGB trở thành những cột mốc khoảng cách đáng tin cậy .

Kỹ thuật này gần đây đã được Chương trình Hubble Carnegie-Chicago sử dụng để thực hiện một phép đo hoàn toàn mới về tốc độ giãn nở của vũ trụ—hằng số Hubble—và kết quả thu được nằm chính xác giữa hai giá trị cạnh tranh trước đó, làm sâu sắc thêm một cuộc tranh luận quan trọng trong vũ trụ học được gọi là "căng thẳng Hubble" . Chương trình thu thập dữ liệu của ESO 490-017 xây dựng một nền tảng then chốt cho công trình này bằng cách đo khoảng cách tới các thiên hà gần đó, giúp hiệu chỉnh nấc thang đầu tiên của thang khoảng cách vũ trụ .

Giá trị khoa học của các thiên hà được vật chất tối chi phối

Ngoài việc lập bản đồ các dòng chảy vũ trụ, những thiên hà lùn vô định hình như ESO 490-017 còn tự thân mang giá trị khoa học to lớn. Chúng được cho là bị chi phối bởi vật chất tối, khiến chúng trở thành những phòng thí nghiệm tự nhiên tuyệt vời để nghiên cứu sự hình thành và tiến hóa của thiên hà ở những quy mô nhỏ nhất .

Việc quan sát những thiên hà như vậy ở nhiều bước sóng giúp các nhà thiên văn hiểu cách các ngôi sao hình thành trong môi trường có độ kim loại thấp và khối lượng nhỏ. Những điều kiện này được cho là tương tự như những gì đã tồn tại ở các thiên hà đầu tiên trong vũ trụ sơ khai. Hơn nữa, chương trình quan sát này còn tạo ra một kho lưu trữ di sản lâu dài về các kiểu quần thể sao hiện diện trong các thiên hà địa phương, có thể được sử dụng cho các nghiên cứu vượt xa các mục tiêu khoa học ban đầu về dòng chảy vũ trụ .