Lịch sử biến hóa của Dải Ngân hà luôn là một vấn đề quan trọng trong thiên văn học. Nghiên cứu gần đây của một nhóm các nhà khoa học đã khiến họ phải bối rối về nhận thức trước đó về Dải Ngân Hà, theo Epoch Times.

Các nhà khoa học hiện tin rằng có ba nguồn vật chất chính giữa các vì sao: một là khí nguyên thuỷ từ bên ngoài thiên hà của chúng ta; hai là khí giàu kim loại giữa các ngôi sao trong thiên hà của chúng ta; và bụi tạo ra do sự ngưng tụ của các thành phần kim loại có trong khí giữa các vì sao. Thành phần kim loại trong thiên văn học đề cập đến nguyên tố bất kỳ ngoài hydro và heli.

Lý thuyết hiện tại tin rằng ba thành phần này được trộn đều trong Dải Ngân hà, và đạt được sự phân bố thành phần hóa học tương tự như khí quyển mặt trời, được gọi là sự phong phú kim loại mặt trời.

Tuy nhiên, theo một nhóm nghiên cứu do Đại học Geneva (UNIGE) đứng đầu, ba thành phần này không phân bố đồng đều trong Dải Ngân hà mà có sự thay đổi phân bố rất lớn. Nghiên cứu mới này có tác động lớn đến lý thuyết biến hoá thiên hà hiện tại, và sự hiểu biết về sự biến hóa của Dải Ngân hà phải được sửa đổi rất nhiều.

Thiên hà bao gồm một loạt các ngôi sao, được hình thành do sự ngưng tụ khí trong môi trường giữa các thiên hà với thành phần chủ yếu là hydro và một lượng nhỏ heli. Không giống như khí trong các thiên hà, khí giữa các thiên hà hầu như không chứa các thành phần kim loại.

“Các thiên hà được cung cấp năng lượng bởi khí nguyên thuỷ từ bên ngoài rơi vào, điều này khiến chúng hoạt động rất mạnh và cho phép các ngôi sao mới hình thành”. Annalisa De Cia, giáo sư thiên văn học tại Đại học Geneva và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết.

Các ngôi sao mới hình thành đốt cháy hydro tạo ra chúng trong suốt vòng đời của chúng và tạo thành các nguyên tố khác thông qua phản ứng tổng hợp hạt nhân. Khi ngôi sao cuối cùng chết và phát nổ, vụ nổ sẽ giải phóng các kim loại do ngôi sao tạo ra, chẳng hạn như sắt, kẽm, carbon và silicon, đồng thời vận chuyển các nguyên tố này vào khí của thiên hà. Những nguyên tử này sau đó có thể ngưng tụ thành bụi, đặc biệt là ở những phần lạnh hơn, dày đặc hơn của Dải Ngân hà.

Nhóm nghiên cứu giải thích: “Ban đầu, khi Dải Ngân hà hình thành cách đây hơn 10 tỷ năm, nó không có kim loại. Sau đó, các ngôi sao dần dần làm giàu môi trường bằng các kim loại mà chúng tạo ra”.

Do đó, có các kim loại được tạo ra bởi các ngôi sao, các hạt bụi do các kim loại này tạo thành, và khí giữa các thiên hà định kỳ tiến vào từ bên ngoài Dải Ngân hà.

“Cho đến nay, các mô hình lý thuyết tin rằng ba nguyên tố này được trộn đều và đạt đến mức độ phong phú kim loại tương tự như mặt trời ở hầu hết các khu vực của thiên hà chúng ta, chỉ có lượng kim loại phong phú ở trung tâm Dải Ngân hà là tăng lên một chút vì có nhiều sao hơn ở đó”. Patrick Petitjean, một nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý Thiên văn Paris và Đại học Sorbonne, giải thích, “Chúng tôi muốn quan sát chi tiết điều này bằng cách sử dụng máy đo quang phổ tử ngoại trên Kính viễn vọng Không gian Hubble”.

Máy đo quang phổ có thể phân tách ánh sáng do các ngôi sao phát ra theo màu sắc hoặc tần số tương ứng của chúng, giống như lăng kính hoặc cầu vồng. Trong quá trình phân hủy ánh sáng này, các nhà thiên văn đặc biệt quan tâm đến các đường hấp thụ.

“Khi chúng ta quan sát một ngôi sao, các nguyên tố kim loại tạo nên khí giữa ngôi sao và chúng hấp thụ một phần rất nhỏ ánh sáng ở một tần số cụ thể theo một cách riêng”. “Điều này cho phép chúng tôi không chỉ xác định sự hiện diện của chúng mà còn giải thích nó là loại kim loại nào và hàm lượng của nó là bao nhiêu”, Patrick Petitjean tiếp tục.

Trong 25 giờ, nhóm các nhà khoa học đã sử dụng Hubble và Kính viễn vọng Rất lớn (VLT) của Chile để quan sát bầu khí quyển của 25 ngôi sao. Tuy nhiên, không thể quan sát thấy bụi giữa các vì sao bằng các máy đó quang phổ này, ngay cả khi nó có chứa kim loại. Do đó, nhóm nghiên cứu đã phát triển một kỹ thuật quan sát mới.

Nhóm nghiên cứu giải thích: “Nó liên quan đến việc xem xét tổng thành phần của khí và bụi bằng cách quan sát đồng thời nhiều nguyên tố như sắt, kẽm, titan, silic và oxy. Sau đó, chúng ta có thể theo dõi lượng kim loại có trong bụi và thêm nó vào lượng đã định lượng được quan sát trước đó để có được tổng”.

Sử dụng công nghệ quan sát mới này, các nhà thiên văn học phát hiện ra rằng không chỉ môi trường của Dải Ngân hà không đồng đều, mà lượng kim loại ở một số khu vực nghiên cứu chỉ đạt 10% lượng kim loại của Mặt trời.

Điều này rất khác với thuyết biến hóa thiên hà hiện có. Tuy nhiên, các nhà khoa học không biết sự phân bố thay đổi mạnh mẽ của vật chất giữa các vì sao này thực sự có ý nghĩa gì.

Jens-Kristian Krogager, nhà nghiên cứu thiên văn học tại Đại học Geneva, cho biết: “Khám phá này có ý nghĩa rất quan trọng trong mô hình lý thuyết về sự hình thành và biến hóa của thiên hà”. “Kể từ bây giờ, chúng tôi sẽ phải cải thiện mô phỏng lý thuyết bằng cách tăng độ phân giải để tính đến những thay đổi này về lượng kim loại dồi dào tại các vị trí khác nhau trong Dải Ngân hà”.

Những kết quả này có ảnh hưởng quan trọng đến sự biến hóa của các thiên hà, đặc biệt là sự biến hóa của Dải Ngân hà. Trên thực tế, các nguyên tố kim loại đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành các ngôi sao, bụi giữa các vì sao, các phân tử và hành tinh. Các nhà khoa học suy đoán rằng các ngôi sao và hành tinh mới hình thành trong Dải Ngân hà có thể rất khác với hệ Mặt trời mà chúng ta quen thuộc.

Điều này cho thấy rằng, nếu chúng ta muốn hiểu được bí ẩn của vũ trụ, chúng ta phải mở rộng tâm trí của mình và không thể bị ràng buộc bởi một chút nhận thức mà chúng ta nhìn thấy trước mắt.

Nghiên cứu mới đã được công bố trên tạp chí Nature vào ngày 8/9/2021.

Có thể bạn quan tâm: