Ngân Hà Từng Bị Lật Nghiêng: Bằng chứng mới từ Đại học Durham giải thích vầng hào sao quay chậm của thiên hà

Bằng chứng: Một vụ va chạm trực diện đã tái định hướng một thiên hà

Nghiên cứu tiết lộ rằng vầng hào sao quay chậm của Ngân Hà bắt nguồn từ một sự kiện thảm khốc cách đây khoảng 10 tỷ năm. Vào thời điểm đó, một thiên hà lùn có tên là Gaia-Enceladus-Sausage (đôi khi được gọi là "Xúc xích Gaia") đã lao thẳng vào Ngân Hà trẻ của chúng ta. Vụ va chạm không phải là một cú va quẹt nhẹ nhàng mà là một vụ đâm trực diện dữ dội .

Để hiểu được hậu quả, nhóm nghiên cứu Durham do nhà thiên văn học Kirill Batrakov dẫn đầu đã chạy một loạt mô phỏng siêu máy tính sử dụng dự án Auriga — một bộ mô hình có độ phân giải cao theo dõi sự hình thành của các thiên hà giống Ngân Hà qua hàng tỷ năm .

Các mô phỏng cho thấy những vụ va chạm trực diện kiểu này có thể kích hoạt một "cú lật đĩa" ngoạn mục. Toàn bộ đĩa sao của Ngân Hà, mặt phẳng quay sáng của các ngôi sao và khí gas mà chúng ta nhìn thấy từ Trái Đất như một dải ánh sáng, đã bị tái định hướng một cách dữ dội hơn 90 độ so với mặt phẳng ban đầu. Cú lật không xảy ra ngay lập tức mà diễn ra dần dần qua hàng tỷ năm, khi đĩa từ từ nghiêng đi .

Giải mã bí ẩn vầng hào sao

Cú lật cổ đại này cung cấp một lời giải thích rõ ràng cho sự quay chậm bất thường của vầng hào sao. Khi đĩa khổng lồ quay và vặn mình, nó đã kéo lê trên quầng vật chất tối ổn định, gần như hình cầu và lớn hơn nhiều, bao bọc toàn bộ thiên hà. Quầng vật chất tối vẫn giữ nguyên hướng ban đầu, tạo ra ma sát làm chuyển động lượng góc ra khỏi các ngôi sao trong vầng hào .

Vầng hào sao — bao gồm các ngôi sao cổ đại có thể đã bị kéo vào từ các thiên hà vệ tinh bị xé nhỏ — vẫn giữ 'ký ức' về sự tương tác này. Bởi vì nó đã bị vặn xoắn và xoay chống lại khung vật chất tối, nó hiện quay chậm hơn nhiều so với bản thân đĩa, giải quyết một bí ẩn lâu năm trong thiên văn học ngân hà .

"Dự án bắt đầu như một cuộc điều tra về tốc độ quay của vầng hào sao," Batrakov nói với ScienceAlert, lưu ý rằng các mô phỏng đã tiết lộ mối liên hệ trực tiếp giữa các thiên hà trải qua các vụ sáp nhập lớn ban đầu và những thiên hà kết thúc với các vầng hào sao quay chậm .

Điều này có nghĩa là gì đối với hệ Mặt Trời và đường đi của Mặt Trời

Những tác động đối với hệ Mặt Trời của chúng ta rất thú vị nhưng không đáng báo động. Nghiên cứu cho thấy Mặt Trời — và toàn bộ hệ Mặt Trời — ban đầu đã di chuyển qua thiên hà trên một mặt phẳng quỹ đạo khác. Cú lật đĩa bao trùm đến mức nó đã thiết lập lại quỹ đạo của hầu hết các ngôi sao trong thiên hà .

Tuy nhiên, không có lý do gì để lo lắng. Vụ va chạm và sự tái định hướng sau đó đã xảy ra khoảng 5 đến 6 tỷ năm trước khi Mặt Trời và Trái Đất thậm chí còn hình thành. Sự kiện này không làm mất ổn định hệ Mặt Trời vì nó xảy ra rất lâu trước khi hệ thống nhà của chúng ta tồn tại. Phát hiện chỉ đơn giản có nghĩa là quỹ đạo hiện tại của Mặt Trời quanh trung tâm thiên hà không phải là con đường tương tự mà nó sẽ đi theo nếu cú lật chưa từng xảy ra .

Một cách thăm dò vật chất tối mới

Có lẽ ý nghĩa quan trọng nhất của công trình này là những gì nó tiết lộ về vật chất tối. Trong khi đĩa sao phát sáng lật một cách ngoạn mục, quầng vật chất tối có khối lượng lớn hơn nhiều bao quanh Ngân Hà vẫn giữ nguyên hướng ban đầu. Toàn bộ sự tái định hướng của thiên hà nhìn thấy được đã xảy ra trong giàn giáo vô hình ổn định này .

Vòng quay chậm của vầng hào sao được hiểu là một dấu hiệu trực tiếp của mô-men xoắn hấp dẫn mà đĩa đã tác dụng lên quầng vật chất tối. Điều này mang đến cho các nhà thiên văn một phương pháp mới để nghiên cứu hình dạng, sự ổn định và sự phân bố của vật chất tối — một chất không phát ra, hấp thụ hoặc phản xạ ánh sáng và chỉ có thể được nghiên cứu thông qua ảnh hưởng hấp dẫn của nó .

Phát hiện này phù hợp với các nghiên cứu khác gần đây coi vầng hào sao nghiêng của Ngân Hà như một công cụ thăm dò hình dạng quầng vật chất tối . Bằng cách đo lường chính xác vầng hào sao bị 'nghiêng' và chậm lại như thế nào, các nhà thiên văn có thể suy ra các đặc tính của sự phân bố vật chất tối mà nếu không sẽ vẫn vô hình .

Bức tranh toàn cảnh

Nghiên cứu mới này bổ sung vào một khối lượng bằng chứng ngày càng tăng cho thấy lịch sử 13,6 tỷ năm của Ngân Hà đã hỗn loạn hơn nhiều so với vẻ ngoài yên tĩnh ngày nay mà chúng ta thấy từ điểm thuận lợi thanh bình của mình bên trong một trong những nhánh xoắn ốc của nó. Vụ va chạm Gaia-Enceladus-Sausage, vốn được biết đến là đã đóng góp các ngôi sao và mảnh vụn vào chỗ phình trung tâm và vầng hào trong của thiên hà, giờ đây dường như đã là một sự kiện định hình và thay đổi thiên hà .

Tóm lại, công trình của nhóm Durham đưa ra lời giải thích thuyết phục nhất cho đến nay về lý do tại sao vầng hào khổng lồ gồm các ngôi sao cổ đại của Ngân Hà lại quay chậm như vậy. Thủ phạm không phải là một quá trình chậm chạp, dần dần, mà là một sự kiện dữ dội, biến đổi trong thời kỳ đầu thanh niên của thiên hà — một vụ va chạm vũ trụ đã thay đổi bộ mặt của ngôi nhà thiên hà của chúng ta mãi mãi.