Nguồn gốc của Dải Ngân hà

Theo những mô hình thiên văn học hiện nay, Dải Ngân hà và những thiên hà lớn khác đã hình thành hơn hàng tỉ năm trong một quá trình liên quan đến sự tương tác giữa những thiên hà nhỏ hơn, và đặc biệt là sự bắt giữ dần dần nhiều ngôi sao từ những thiên hà lùn lân cận (những thiên hà nhỏ có ít sao hơn hàng trăm hoặc hàng nghìn lần so với Dải Ngân hà).

Ảnh chụp quang học của thiên hà lùn Sculptor. Các nhà thiên văn tìm thấy một ngôi sao rất già trong thiên hà này, ủng hộ cho quan điểm cho rằng một số ngôi sao già thuộc Dải Ngân hà đã từng cư trú trong những thiên hà láng giềng.

Những láng giềng ở quy mô thiên hà hiện nay của chúng ta gồm có một thiên hà lớn khác có thể sánh ngang với Dải Ngân hà, Andromeda [Tiên Nữ], và một vài tá thiên hà lùn thuộc nhiều loại đa dạng, bao gồm cái gọi là Những đám mây Magellan và một thiên hà lùn tên là Thiên hà Lùn Sculptor. Các nhà thiên văn đang chắp ghép lại với nhau những mảng lịch sử của Dải Ngân hà, kể cả di sản ‘di truyền’ của nó từ những thiên hà láng giềng, công nhận rằng câu chuyện của chúng ta rất có khả năng phản ánh lịch sử vũ trụ của cách thức hình thành nên những thiên hà khác.

Thiên hà Lùn Sculptor cách xa chừng 300.000 năm ánh sáng, và thật đáng chú ý, vì ngoài những thứ khác, nó chứa nhiều ngôi sao đang thiếu những nguyên tố nặng như sắt chẳng hạn. Vì sắt được tạo ra rất từ từ bên trong lò luyện sao, cho nên sự thiếu hụt sắt cho thấy hệ thống ấy (bao gồm những ngôi sao của nó) đã già, và có tuổi từ thời trước khi những nguyên tố này trở nên phong phú.

Trong trường hợp Sculptor, những ngôi sao của nó trung bình chỉ có vài phần trăm những nguyên tố nặng mà chúng ta thấy trong mặt trời. Quầng vật chất bên ngoài của Dải Ngân hà có một số ngôi sao già hơn nhiều, nhưng chỉ chứa mười phần nghìn lượng sắt trong mặt trời, hay thậm chí còn ít hơn.

Vấn đề là như thế này: nếu Dải Ngân hà thật sự hình thành từng phần bằng cách bắt giữ những ngôi sao từ những thiên hà lùn láng giềng của nó, thì những thiên hà lùn đó phải có những ngôi sao ít nhất già như mặt trời của chúng ta, nếu không nói là già hơn. Vậy tại sao lại chẳng thấy ngôi sao nào hết chứ, các nhà thiên văn tự hỏi.

Viết trong số ra mới nhất của tờ Nature, nhà thiên văn Anna Frebel và hai vị đồng nghiệp mô tả khám phá của họ về một ngôi sao nghèo kim loại, rất già trong thiên hà Sculptor. Các nhà khoa học này băn khoăn rằng những kết luận trước đây hoặc dựa trên việc nghiên cứu số lượng sao quá ít, hoặc dựa trên những chẩn đoán không đầy đủ đã sử dụng một nguyên tố nặng không thích hợp. Sử dụng một phương pháp mới, họ nhận ra một tập hợp sao trong thiên hà Sculptor trông như những ứng cử viên già nua khả dĩ, và sau đó quan sát chúng với kính quang phổ quang học hết sức chi tiết.

Họ phát hiện ra một trong những ngôi sao này thật sự cực kì già – nó có hàm lượng sắt chưa tới 0,25% so với mặt trời, khiến nó là một đối tượng tương tự gần của những ngôi sao già trong quầng vật chất Dải Ngân hà và tuổi có thể sánh ngang với tuổi của vũ trụ. Các kết quả trên tự chúng thật hấp dẫn, nhưng còn bởi vì chúng củng cố thêm cho quan điểm cho rằng thiên hà của chúng ta có ngôi sao thật sự đã từng thuộc về những thiên hà láng giềng.

Tham khảo: Linking dwarf galaxies to halo building blocks with the most metal-poor star in Sculptor, Nature 464, 72-75 (4/3/2010), doi:10.1038/nature08772

Theo PhysOrg.com