Oyashio: Dòng sao cụm cầu đầu tiên được tìm thấy bên ngoài Ngân Hà

Nơi Nó Được Tìm Thấy: Thiên hà Siêu Khuếch tán UGC 9050-Dw1

Dòng sao này tồn tại trong UGC 9050-Dw1, một thiên hà siêu khuếch tán (UDG) – một loại thiên hà lùn mờ, có độ sáng bề mặt thấp . Các UDG được cho là cực kỳ giàu vật chất tối, khiến chúng trở thành mục tiêu lý tưởng để nghiên cứu loại vật chất bí ẩn này .

• Thiên hà chủ: UGC 9050-Dw1
• Khoảng cách: ~115 triệu năm ánh sáng (35,2 megaparsec) từ Trái Đất
• Sai số đo khoảng cách: 35,2 ± 2,5 Mpc

Cách Nó Được Xác Định: Dữ liệu Lưu trữ Hubble + Đôi Mắt Mới

Dòng sao này mờ đến nỗi các cuộc khảo sát tiêu chuẩn đã bỏ sót nó hoàn toàn. Bước đột phá đến khi một nhóm nghiên cứu do nghiên cứu sinh Julie Kiel Holm (Viện Niels Bohr) và phó giáo sư Sarah Pearson (Đại học Kỹ thuật Đan Mạch – DTU Space) dẫn đầu đã phân tích lại các hình ảnh lưu trữ từ Kính viễn vọng Không gian Hubble bằng các kỹ thuật xử lý tiên tiến .

Những gì họ tìm thấy là một cấu trúc cong cực kỳ mảnh, kéo dài khoảng 2 kiloparsec (tương đương 6.500 năm ánh sáng) từ một ứng viên cụm sao cầu nhỏ gọn . Hình dạng thon dài, hẹp của nó cùng với sự liên kết với cụm sao còn sót lại đã xác nhận đây là một dòng sao thủy triều – những ngôi sao đang bị lực hấp dẫn của thiên hà chủ bóc tách .

Dòng sao được đặt tên là Oyashio, theo tên một dòng hải lưu lạnh ở Bắc Thái Bình Dương, tuân theo quy ước đặt tên các dòng sao ngoài thiên hà theo tên các dòng hải lưu trên Trái Đất .

Tại Sao Oyashio Quan Trọng: Một Cửa Sổ Mới về Vật Chất Tối

Một dòng sao giống như một vệt vụn bánh mì vũ trụ. Bởi vì tất cả các ngôi sao trong dòng đều di chuyển gần như trên cùng một quỹ đạo, nên hình dạng, độ rộng và độ cong của dòng sao trực tiếp phản ánh trường hấp dẫn tổng thể của thiên hà chủ . Các nhà thiên văn có thể mô hình hóa quỹ đạo đó để đo sự phân bố khối lượng của thiên hà – bao gồm cả thành phần vật chất tối vô hình của nó.

• Lần đầu tiên áp dụng ngoài Ngân Hà: Hàng trăm dòng sao cụm cầu đã được biết đến trong Ngân Hà và được sử dụng để lập bản đồ quầng vật chất tối của thiên hà chúng ta. Oyashio chứng minh kỹ thuật này có thể hoạt động cho các thiên hà ở xa hơn nhiều .
• Kiểm tra các UDG giàu vật chất tối: Các thiên hà siêu khuếch tán như UGC 9050-Dw1 được cho là bị chi phối bởi vật chất tối. Oyashio cung cấp một cách trực tiếp, định lượng để kiểm tra xem thiên hà chứa bao nhiêu vật chất tối và nó được phân bố như thế nào, đưa ra những ràng buộc mới cho các mô hình hình thành thiên hà .
• Mô hình hóa dòng sao bằng phương pháp sinh: Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các mô hình động lực học khớp trực tiếp với hình dạng của dòng sao để xác định khối lượng của cụm sao cầu tổ tiên và đưa ra ràng buộc quầng vật chất đầu tiên dựa trên dòng sao cho một thiên hà siêu khuếch tán .

Như nhà vật lý thiên văn Tjitske Starkenburg đến từ Đại học Northwestern, đồng tác giả của nghiên cứu, giải thích: "Các ngôi sao trong một dòng sao đều di chuyển dọc theo gần như cùng một quỹ đạo, và quỹ đạo đó được định hình bởi lực hấp dẫn của thiên hà." Bằng cách mô hình hóa lực hấp dẫn đó, các nhà nghiên cứu ước tính tổng khối lượng của thiên hà và quan trọng hơn, có bao nhiêu khối lượng đó là vật chất tối .

Những Gì Tiếp Theo

Oyashio mới chỉ là sự khởi đầu. Các nhà thiên văn học kỳ vọng rằng nhiều dòng sao ngoài thiên hà hơn nữa đang chờ được khám phá trong các kho dữ liệu hiện tại và tương lai – đặc biệt là với Kính viễn vọng Không gian James Webb và các đài quan sát thế hệ tiếp theo. Mỗi dòng sao mới sẽ mang đến một cơ hội khác để cân đo vật chất vô hình đã định hình nên các thiên hà .

"Chúng tôi đã phát hiện một dòng sao cụm cầu trong một thiên hà khác. Đây là lần đầu tiên một dòng sao như vậy được quan sát thấy bên ngoài thiên hà của chúng ta, Ngân Hà, điều này làm cho khám phá trở nên đặc biệt thú vị," Holm chia sẻ .