Phát hiện thiên hà nhỏ nhất từng thấy: Giống như con người nhưng chỉ bằng hạt gạo

Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một tập hợp các thiên hà nhỏ nằm cách xa khoảng 3 triệu năm ánh sáng, bao gồm thiên hà nhỏ nhất và mờ nhất từng được nhìn thấy.

Thiên hà này, được gọi là Andromeda XXXV, và các thiên hà đồng hành của nó quay quanh thiên hà láng giềng của Trái Đất, Andromeda, có thể thay đổi cách chúng ta nghĩ về sự tiến hóa của vũ trụ.

Đó là bởi vì các thiên hà lùn nhỏ như vậy đáng lẽ phải bị phá hủy trong điều kiện nóng hơn và đặc hơn của vũ trụ sơ khai. Tuy nhiên, bằng cách nào đó, thiên hà nhỏ bé này đã sống sót mà không bị thiêu rụi.

"Đây là những thiên hà có đầy đủ chức năng, nhưng chúng chỉ bằng khoảng một phần triệu kích thước của Ngân Hà", thành viên nhóm nghiên cứu và giáo sư Eric Bell của Đại học Michigan cho biết trong một tuyên bố. "Nó giống như một con người hoàn toàn bình thường nhưng có kích thước chỉ bằng một hạt gạo".

"Gặp gỡ" Andromeda XXXV

Bản thân thiên hà lùn không phải là điều gì mới mẻ đối với các nhà khoa học. Thiên hà của chúng ta, Ngân Hà, được quay quanh bởi hàng chục thiên hà vệ tinh này bị bao vây trong sự kìm kẹp của các thiên hà lớn hơn của nó.

Tuy nhiên, có rất nhiều điều về thiên hà lùn mà các nhà khoa học chưa biết. Điều này là do chúng nhỏ hơn & mờ hơn nhiều so với các thiên hà lớn. Điều đó khiến chúng khó được phát hiện, thậm chí khó nghiên cứu hơn ở khoảng cách xa.

Mặc dù các nhà thiên văn học đã có thể xác định được nhiều thiên hà lùn quay quanh Ngân Hà, nhưng việc xác định những thiên hà lùn xung quanh thiên hà sáng láng lân cận của chúng ta lại vô cùng khó khăn. Điều này có nghĩa là các thiên hà lùn của Ngân Hà là nguồn thông tin duy nhất hiện có về thiên hà vệ tinh nhỏ.

Nhiệm vụ này ít thách thức hơn một chút xung quanh thiên hà lớn gần nhất với Ngân Hà, Andromeda. Các thiên hà lùn khác đã được phát hiện xung quanh Andromeda trước đây, nhưng chúng lớn & sáng, do đó chỉ cần xác nhận thông tin mà nhà thiên văn học đã thu thập được về thiên hà lùn xung quanh Ngân Hà.

Để khám phá ra những thiên hà lùn nhỏ và mờ hơn đang thay đổi mô hình này, trưởng nhóm Marcos Arias, một nhà thiên văn học tại Đại học Michigan cùng đồng nghiệp đã tìm kiếm trong nhiều tập dữ liệu thiên văn khổng lồ. Nhóm nghiên cứu cũng dùng Kính viễn vọng Không gian Hubble để hỗ trợ cho quá trình tìm kiếm của họ.

Điều này cho thấy Andromeda XXXV không chỉ là một thiên hà vệ tinh, mà còn đủ nhỏ để thay đổi các lý thuyết về cách các thiên hà tiến hóa.

Bell nói: "Điều đó thực sự đáng ngạc nhiên". "Đó là thứ mờ nhạt nhất mà bạn tìm thấy xung quanh, vì vậy nó chỉ là một hệ thống gọn gàng. Nhưng nó cũng bất ngờ theo nhiều cách khác nhau".

Một bí ẩn về vụ giết người trong vũ trụ

Một trong những khía cạnh chính của quá trình tiến hóa thiên hà là thời gian hình thành sao của chúng kéo dài bao lâu. Đây có vẻ là sự khác biệt lớn nhất giữa các thiên hà lùn của Ngân Hà và các thiên hà vệ tinh nhỏ hơn của Andromeda.

"Hầu hết vệ tinh của Ngân Hà đều có quần thể sao rất cổ xưa. Chúng đã ngừng hình thành sao cách đây khoảng 10 tỷ năm", Arias giải thích. "Những gì chúng ta thấy là các vệ tinh tương tự trong Andromeda, có thể hình thành sao cách đây vài tỷ năm — khoảng 6 tỷ năm".

Quá trình hình thành sao đòi hỏi nguồn cung cấp khí, bụi ổn định để làm sụp đổ và sinh ra các thiên thể sao. Khi khí đó biến mất, quá trình hình thành sao dừng lại và thiên hà "chết". Do đó, Bell đã mô tả tình hình xung quanh các thiên hà nhỏ này là một "vụ giết người bí ẩn". Liệu quá trình hình thành sao có kết thúc khi nguồn cung cấp khí của các thiên hà lùn tự cạn kiệt hay khi các loại khí này bị lực hấp dẫn của một thiên hà lớn tước đi?

Trong trường hợp của Ngân Hà, có vẻ như khí để hình thành sao đã tự cạn kiệt; tuy nhiên, đối với các thiên hà nhỏ hơn xung quanh Andromeda, dường như chúng đã bị "giết" bởi thiên hà mẹ.

Bell nói: "Có vẻ khó hiểu, nhưng hoặc là chúng đã rơi xuống hoặc chúng bị đẩy? Những thiên hà này có vẻ đã bị đẩy ngã". "Điều đó cho chúng ta một bài học mới về mặt định tính liên quan tới sự hình thành thiên hà từ chúng".

Điều thậm chí còn kỳ lạ hơn là thời gian hình thành sao kéo dài của Andromeda XXXV. Để hiểu lý do, cần phải quay ngược thời gian về thời điểm thiên hà đầu tiên ra đời.

Tại sao Andromeda XXXV không phải là thiên hà bị "thiêu rụi"

Kỷ nguyên đầu tiên của vũ trụ được đánh dấu bằng các điều kiện cực kỳ nóng. Giai đoạn lạm phát này, bắt đầu từ Vụ nổ lớn - Big Bang, tiếp tục phát triển, và vũ trụ phân tán, rồi nguội đi. Điều này cho phép các nguyên tử hydro đầu tiên hình thành, sinh ra những ngôi sao đầu tiên, tập hợp trong các thiên hà đầu tiên.

Những ngôi sao và thiên hà này đã phát ra năng lượng giống như lỗ đen đầu tiên đang làm nóng lại vũ trụ. Điều này báo hiệu cái chết của những thiên hà rất nhỏ. Các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng nhiệt này đã "nấu chảy" khí cần thiết cho quá trình hình thành sao trong các tập hợp sao như vậy.

Tuy nhiên, bằng cách nào đó, Andromeda XXXV vẫn tồn tại!

NASA & các cơ quan vũ trụ khác đang lập kế hoạch có thể khám phá thêm thiên hà lùn xung quanh những thiên hà lớn khác và giúp giải quyết bí ẩn này. Nhưng có khả năng lớn là giải pháp sẽ mở ra những câu hỏi mới giống như việc phát hiện ra Andromeda XXXV.

"Chúng ta vẫn còn nhiều điều phải khám phá", Arias cho biết. "Có rất nhiều điều chúng ta vẫn cần phải tìm hiểu — thậm chí là những gì gần chúng ta — về mặt hình thành, tiến hóa và cấu trúc thiên hà trước khi có thể đảo ngược quá trình hình thành lịch sử của vũ trụ và hiểu được cách chúng ta đến được nơi chúng ta đang ở ngày hôm nay".

Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào thứ Ba (ngày 11 tháng 3) trên Tạp chí Astrophysical Journal Letters.