Tác giả | Ignasi Ribas (Tây Ban Nha)
Bản dịch | Giang Vân, Trần Vi (Đài quan sát núi Tử Kim)
Chúng ta từng nghĩ rằng Ngân Hà là trung tâm của vũ trụ, nhưng khi chúng ta tìm hiểu thêm thì nó đang ngày càng xa trung tâm của vũ trụ.
Phát hiện các thiên hà gần đó
Cho đến những năm 1920, chúng ta vẫn nghĩ rằng tinh vân (các vật thể mờ được cấu tạo từ các cấu trúc dạng sợi) là một phần của Ngân Hà, nhưng các nghiên cứu về sao biến quang Cepheid trong thiên hà Andromeda (M31) và các thiên hà lân cận khác cho thấy chúng có đặc điểm ngoài thiên hà.
Thiên hà Andromeda (M31)
Theo dữ liệu, thiên hà đầu tiên được nghiên cứu sau Ngân Hà là thiên hà Andromeda, và lần đầu tiên quan sát thấy thiên hà này có thể bắt nguồn từ năm 961 sau Công nguyên, nhưng chắc chắn rằng con người thời tiền sử ở bán cầu nam đã nhìn thấy Đám mây Magellan. Thiên hà tiếp theo không được quan sát cho đến thế kỷ 17, khi kính thiên văn đạt được độ chính xác và độ nhạy đáng kể. Nhà thiên văn học và thợ săn sao chổi người Pháp thế kỷ 18 Charles Messier đã biên soạn một trong những danh mục thiên văn đầu tiên thời bấy giờ, bao gồm 110 thiên thể (30 trong số đó là các thiên hà).
Sự phát triển mạnh mẽ của kính thiên văn vào thế kỷ 19 đã dẫn đến việc phát hiện ra hàng ngàn thiên hà, nhưng phải mất thêm một thế kỷ nữa con người mới có thể đo chính xác bước sóng quang phổ của chúng và xác định chắc chắn rằng các thiên hà này nằm bên ngoài Ngân Hà. Nhà thiên văn học người Mỹ Edwin Hubble là một trong những nhà khoa học có đóng góp lớn nhất cho việc nghiên cứu thiên hà. Ông đã xác định khoảng cách giữa các thiên hà thông qua nghiên cứu về sao biến quang Cepheid.
Sao chủ quản vũ trụ - Sao biến quang Cepheid là một loại sao đặc biệt có nhiệt độ và đường kính thay đổi thường xuyên, dẫn đến những thay đổi về độ sáng. Từ chu kỳ dao động của sao biến quang Cepheid, độ sáng tuyệt đối và khoảng cách của nó có thể được ước tính.
Thiên hà Milky Way trong vũ trụ đã biết
Ngày nay, số lượng thiên hà có thể nhìn thấy được ước tính lên tới hơn một nghìn tỷ. Sự phân bố của chúng cho thấy rằng, ở quy mô hàng trăm triệu năm ánh sáng, vũ trụ là đồng nhất, giống như vật chất thông thường. Tuy nhiên, nếu chúng ta đo ở quy mô nhỏ hơn, chúng ta có thể thấy rằng các thiên hà được nhóm thành các cụm và siêu cụm, tất cả đều nằm trong một mạng lưới các sợi khí có mật độ thấp.
Ngân Hà trong vũ trụ
Nhóm thiên hà này bao gồm ít nhất 54 thiên hà, quan trọng nhất trong số đó là thiên hà Andromeda, Ngân Hà và thiên hà Tam Giác (M33). Hầu hết các thiên hà trong Nhóm Địa phương đều chịu ảnh hưởng trực tiếp từ các thiên hà lớn hơn hoặc toàn bộ nhóm thiên hà. Siêu cụm Xử Nữ bao gồm Nhóm Địa phương và các nhóm thiên hà khác.
Là thiên hà lớn nhất trong Nhóm Địa phương, Thiên hà Andromeda là thiên hà xa nhất có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Tuy nhiên, kích thước của nó không đáng kể khi so sánh với thiên hà Virgo A (M87), và đặc biệt là IC 1101, thiên hà lớn nhất được biết đến. Những thiên hà lớn hơn này nằm ở trung tâm của cụm thiên hà, được bao quanh bởi các thiên hà nhỏ hơn liên tục bị xâm chiếm mỗi khi một thiên hà lớn hơn tiến đến gần.
Những người hàng xóm trong dải Ngân Hà
Đám mây Magellan
Đám mây Magellan bao gồm hai thiên hà lùn gần Ngân Hà. Mối quan hệ chặt chẽ giữa ba yếu tố này gây ra tương tác hấp dẫn khiến đĩa Đám mây Magellan và Ngân Hà bị biến dạng. Trong điều kiện khí tượng thuận lợi, chúng ta có thể quan sát Đám mây Magellan gần cực Nam thiên thể bằng mắt thường. Thiên hà lùn lớn hơn được gọi là Đám mây Magellan Lớn, và thiên hà lùn nhỏ hơn được gọi là Đám mây Magellan Nhỏ.
〇Thiên hà Andromeda
Thiên hà Andromeda là một thiên hà xoắn ốc cách Trái Đất 2,5 triệu năm ánh sáng (một năm ánh sáng là khoảng cách ánh sáng di chuyển trong một năm và một năm ánh sáng tương đương với 9,46 nghìn tỷ km). Đây là một trong những thiên hà lớn nhất và sáng nhất trong Nhóm Địa phương.
〇Các thiên hà khác trong Nhóm Địa phương
Va chạm với thiên hà Andromeda
Các thiên hà lân cận tương tác với nhau, tạo ra sự biến dạng khi chúng trao đổi khí và bụi. Nếu chúng ở đủ gần, chúng sẽ gặp nhau trong cái gọi là va chạm thiên hà. Tuy nhiên, các ngôi sao trong các thiên hà va chạm thường không va chạm; thay vào đó, bụi giữa các vì sao của chúng tương tác với nhau để tạo ra các đốm sáng và nhiều cấu trúc khác nhau, chẳng hạn như các thanh và vành đai. Nếu các thiên hà "đi qua" nhưng không đi qua nhau, chúng sẽ hợp nhất thành một cấu trúc lớn hơn.
Sự hợp nhất của các thiên hà: Các thiên hà lớn hơn được hình thành do sự hợp nhất của các thiên hà nhỏ hơn. Thiên hà xoắn ốc là kết quả của sự hợp nhất của các thiên hà nhỏ hơn, trong khi thiên hà elip là sản phẩm của sự va chạm của các thiên hà lớn hơn.
Nhờ quan sát quá trình tiến hóa của nhiều thiên hà, chúng ta biết rằng Ngân Hà là một thiên hà phức tạp và năng động, và cuối cùng nó sẽ hợp nhất với thiên hà lớn nhất của nó, thiên hà Andromeda.
〇Lệnh Galaxy mới
Ngân Hà ngày càng lớn hơn kể từ khi hình thành bằng cách hợp nhất với các thiên hà khác, mặc dù sự hợp nhất này đã dừng lại phần lớn trong hàng tỷ năm qua. Hiện nay, Ngân Hà đang gia tăng khối lượng bằng cách tích tụ khí từ Đám mây Magellan. Cuối cùng, Ngân Hà sẽ quay quanh song song với thiên hà khổng lồ hàng xóm của nó, thiên hà Andromeda. Hai thiên hà đang tiến lại gần nhau với tốc độ 300 km/giây (kết quả thay đổi tùy theo quan sát) và dự kiến sẽ va chạm trong khoảng 4 tỷ năm nữa và sẽ trải qua quá trình hợp nhất kéo dài.
Hình ảnh này cho thấy vụ va chạm đầu tiên được cho là có thật giữa thiên hà Milky Way và thiên hà Andromeda. Giả sử chúng ta đang đứng trên một hành tinh hư cấu, bầu trời sẽ có vẻ như đang bốc cháy do sự hiện diện của nhiều tinh vân phát xạ, thường chỉ ra tốc độ hình thành sao cao.
〇Tương lai của thiên hà
Trong khoảng 7 tỷ năm nữa, Ngân Hà và Thiên Hà Tiên Nữ sẽ hợp nhất thành một thiên hà hình elip khổng lồ. Ngân Hà mới, Andromeda, sẽ thống trị góc vũ trụ này. Khi chúng ta đứng trên một hành tinh tưởng tượng, bầu trời đêm đầy những thiên hà mới sẽ hiện ra trước mắt chúng ta.
Hình ảnh tưởng tượng về bầu trời đêm tràn ngập thiên hà Milky Way và Andromeda
Va chạm hoành tráng
Trên thực tế, va chạm giữa các thiên hà là một hiện tượng phổ biến trong quá trình tiến hóa của thiên hà. Bức ảnh này được Kính viễn vọng Không gian Hubble chụp vào năm 2005 cho thấy sự va chạm của hai thiên hà xoắn ốc, được gọi là Thiên hà Antennae, cách xa khoảng 70 triệu năm ánh sáng. Cả hai thiên hà đều là thiên hà "sao bùng nổ" được biết đến với khả năng sản sinh ra nhiều sao mới.
Thiên hà Antennae (còn được gọi là NGC 4038/NGC 4039)
(Đã chỉnh sửa đôi chút)
Về tác giả/người dịch
Ignasi Ribas
Nhà vật lý thiên văn tại Viện Khoa học Không gian Tây Ban Nha và giám đốc Viện Nghiên cứu Không gian Catalonia. Ông cũng làm việc với Liên minh Thiên văn Quốc tế và là giám đốc và thành viên của một số bộ phận và ủy ban khoa học của liên minh này.
Giang Vân
Nghiên cứu viên cộng tác tại Phòng thí nghiệm Hóa học thiên thể và Khoa học hành tinh, Đài quan sát Tử Kim Sơn, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc. Hướng nghiên cứu: Thạch học, khoáng vật học, địa hóa đồng vị và niên đại của thiên thạch sao Hỏa, mặt trăng và tiểu hành tinh.
Trần Vĩ
Kỹ sư cao cấp của Phòng thí nghiệm trọng điểm về vật chất tối và thiên văn học vũ trụ thuộc Đài quan sát Tử Kim Sơn, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc. Ông đang tham gia nghiên cứu về vật lý năng lượng cao của mặt trời. Các mối quan tâm nghiên cứu của ông chủ yếu bao gồm tính toán lý thuyết, phân tích quan sát và phát hiện tia gamma và tia X từ không gian.
Tổng biên tập luân phiên: Du Fujun
Biên tập: Vương Khắc Siêu
Trích đoạn sách hay
Cuốn sách hoàn chỉnh về vũ trụ: Hướng dẫn trực quan mới từ National Geographic
THIÊN HÀ VISUAL GALAXY
