Nghiên cứu mới hé lộ cách các thiên hà lớn nhất trong vũ trụ được hình thành

Các nhà vật lý thiên văn cuối cùng đã có câu trả lời về cách các thiên hà lớn nhất hình thành.

Lần đầu tiên các nhà khoa học có bằng chứng quan sát chắc chắn cung cấp câu trả lời cho việc các thiên hà lớn nhất trong vũ trụ đã hình thành như thế nào.

Các thiên hà trong vũ trụ ngày nay được chia thành 2 loại chính. Đó là các thiên hà xoắn ốc, giống như Dải Ngân hà của chúng ta, rất giàu khí và liên tục hình thành các ngôi sao trong một đĩa quay. Ngoài ra, còn có các thiên hà hình elip, trông giống như những quả bóng bầu dục.

Các thiên hà hình elip NGC 4038 và NGC 4039 va chạm với nhau. Ảnh: NASA

Các thiên hà elip không tạo ra các ngôi sao mới mà chủ yếu là các ngôi sao hình thành cách đây hơn 10 tỷ năm.

Sự hình thành các thiên hà elip từ lâu đã khó giải thích bằng các mô hình vũ trụ học, mô tả quá trình tiến hóa của vũ trụ từ Vụ nổ lớn đến nay. Một trong những thách thức là sự hình thành các ngôi sao trong thời kỳ mà các thiên hà hình elip hình thành, được cho là xảy ra trong các đĩa quay lớn, tương tự như Dải Ngân hà của chúng ta. Vậy các thiên hà này đã biến đổi hình dạng từ các đĩa phẳng thành các thiên hà elip 3 chiều như thế nào?

Bằng cách phân tích dữ liệu từ Kính thiên văn Alma, các nhà khoa học đã xác định được vị trí ra đời của các thiên hà elip khổng lồ. Theo đó, các thiên hà elip hình thành thông qua các đợt hình thành sao ngắn và dữ dội trong giai đoạn đầu của vũ trụ, trái ngược với việc bắt đầu là một đĩa quay và biến thành hình elip qua thời gian.

Khảo sát đã xem xét sự phân bố bụi ở hơn 100 thiên hà xa xôi mà chúng ta biết là đã hình thành rất nhiều ngôi sao khi vũ trụ có tuổi đời từ 2,2 tỷ năm đến 5,9 tỷ năm. Bụi cho thấy sự hiện diện của khí – vật liệu hình thành các ngôi sao mới và cho phép các nhà khoa học khảo sát các vùng bên trong thiên hà.

Phân tích này chỉ ra rằng hầu hết các thiên hà hình thành sao ban đầu thực sự có hình cầu chứ không phải hình đĩa. Trên thực tế, chúng rất giống với hình dạng của các thiên hà hình elip mà chúng ta thấy ngày nay. Tác động đồng thời của các luồng khí lạnh từ các thiên hà xung quanh cùng với các tương tác và sự hợp nhất của thiên hà có thể đẩy khí và bụi vào các lõi hình thành sao bên trong các thiên hà này. Các mô phỏng cũng cho chúng ta thấy rằng quá trình này phổ biến trong vũ trụ sơ khai, cung cấp một lời giải thích quan trọng cho sự hình thành nhanh chóng của các thiên hà hình elip.

Những phát hiện trên đã thúc đẩy sự hiểu biết của chúng ta về sự hình thành và tiến hóa của thiên hà.