Dao động vũ trụ làm giảm khối lượng các thiên hà

Kết quả nghiên cứu mới công bố hôm 30 tháng 7 trên tờ Nature đã đưa ra giải thích về nguồn gốc của các thiên hà lùn dạng cầu.

Các thiên hà lùn dạng cầu rất nhỏ và rất mờ, tổng trọng lượng sao trong đó là rất nhỏ so với trọng lượng của toàn thiên hà.Chúng được hình thành chủ yếu từ các vật chất tối – thứ vật chất bí ẩn chỉ có thể nhận biết được qua các tác động trọng lực. Trong vũ trụ, khối lượng vật chất tối lớn gấp 5 lần khối lượng của vật chất thông thường.

Các nhà thiên văn đã phát hiện ra rằng rất khó để có thể giải thích nguồn gốc của thiên hà lùn dạng cầu. Các lý thuyết trước đây đòi hỏi các thiên hà này phải di chuyển quanh các thiên hà lớn gần kề, ví dụ như dải Ngân Hà chẳng hạn, nhưng điều này không giải thích được các sao lùn xuất hiện bên ngoài nhóm Thiên hà Địa phương ("Local Group") đã được hình thành như thế nào.

“Đây là các thiên hà lùn trong vũ trụ sơ khai, và một trong những mục tiêu chính của ngành vũ trụ học hiện đại là hiểu được chúng hình thành như thế nào,” Elena D'Onghia, trưởng nhóm nghiên cứu, cán bộ trung tâm Vật lý học thiên thể Harvard-Smithsonian (CfA), cho biết.

D'Onghia cùng đồng nghiệp đã sử dụng các mô hình máy tính để kiểm tra hai giả thuyết về sự hình thành của các thiên hà lùn dạng cầu: 1) hai thiên hà lùn ở cách xa các thiên hà lớn cỡ như Ngân Hà va chạm với nhau, và một trong hai thiên hà về sau hợp nhất vào dải Ngân Hà; 2) một thiên hà lùn va chạm với dải Ngân Hà đang hình thành trong vũ trụ sơ khai.

Mô hình này minh họa quá trình phân tách sao do tác dụng của cộng hưởng trọng lực . Các ngôi sao của thiên hà lùn (ở phía dưới hình) chuyển động quanh một hệ thống lớn hơn (ở phía trên hình) đang bị tách ra bởi trọng lực, hình thành nên những đuôi sao dài. (Ảnh: Elena D'Onghia (CfA))

Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng sự va chạm giữa cặp thiên hà đã kích thích quá trình trọng lực mà họ gọi tên là “phân tách sao dưới tác dụng cộng hưởng trọng lực”, dẫn tới việc tách các sao ra khỏi thiên hà nhỏ hơn và chuyển nó thành một thiên hà lùn dạng cầu.

“Giống như sự dao động của vũ trụ, vụ va chạm gây ra sự cộng hưởng trọng lực, tách các ngôi sao và khí ra khỏi thiên hà lùn, tạo thành các đuôi sao và cầu sao dài như chúng ta thấy ngày nay,” D'Onghia giải thích.

Gurtina Besla, đồng tác giả nghiên cứu cho biết thêm: “Cơ chế này giải thích nguồn gốc dẫn tới đặc tính quan trọng nhất của thiên hà lùn dạng cầu - vì sao chúng có cấu tạo chủ yếu từ vật chất tối.”

Các lớp sao bị kéo ra bởi tương tác trọng lực có thể được phát hiện trong quá trình quan sát thiên văn. Ví dụ, cầu sao mới được tìm ra giữa hai thiên hà lùn dạng cầu gần nhau mang tên Leo IV và Leo V có thể là sản phẩm của quá trình phân tách sao dưới tác động cộng hưởng trọng lực.