Đo kích cỡ thiên hà khổng lồ Messier 87

Sử dụng kính viễn vọng cực lớn VLT của ESO, các nhà thiên văn học đã thành công trong việc xác định kích cỡ của thiên hà Messier 87 khổng lồ. Họ cũng rất ngạc nhiên khi nhận thấy phần ngoài của nó đã thổi bay bởi tác động bí ẩn nào đó. Thiên hà Messier 87 cũng đang nằm trong tiến trình va đụng với một thiên hà khổng lồ khác cùng nằm trong cụm thiên hà có hoạt động mạnh mẽ.

Những hình ảnh quan sát mới tiết lộ quầng sang tinh tú của thiên hà Messier 87 đã bị cắt ngắn, với đường kính chỉ vào khoảng 1 triệu năm ánh sáng, nhỏ hơn nhiều so với dự đoán mặc dù nó vẫn lớn gấp 3 quầng sáng bao quanh thiên hà Milky Way. Bên ngoài khu vực này chỉ có một vài ngôi sao liên ngân hà được quan sát thấy.

Đồng tác giả Ortwin Gerhard cho biết: “Đây là một kết quả không ngờ tới. Rất nhiều mô hình nghiên cứu dự đoán rằng quầng sáng bao quanh Messier 87 phải lớn gấp vài lần so với những gì mà quan sát của chúng tôi tiết lộ. Rõ ràng một tác động nào đó đã thu hẹp quầng sáng của Messier 87 từ trước”.

Nhóm nghiên cứu sử dụng FLAMES – máy ghi quang phổ siêu hiệu quả trên kính viễn vọng VLT của ESSO đặt tại đài quan sát Paranal tại Chile – để đưa ra các dự đoán chính xác về tinh vân hành tinh nằm ở vùng ngoại vi của Messier 87 và ở vùng liên ngân hà trong cụm thiên hà Xử Nữ - nơi trú ẩn của Messier 87. FLAMES có thể cùng lúc xác định quang phổ của nhiều nguồn, bao phủ một vùng trời có kích cỡ bằng mặt trăng.

Kết quả mới thu được quả thực là một thành công lớn. Ánh sang quan sát thấy từ tinh vân hành tinh trong cụm Xử Nữ khá mờ, chỉ tương đương với bóng đèn 30 Watt nằm ở khoảng cách 6 triệu km (gấp 15 lần khoảng cách giữa trái đất và mặt trăng). Bên cạnh đó, tinh vân hành tinh trải một lớp khá mỏng trong cụm hành tinh, do đó ngay cả thi trường rộng của FLAMES cũng chỉ nhìn được vài phần của tinh vân cùng một lúc.

Thành viên trong nhóm nghiên cứu Magda Arnaboldi cho biết: “Máy ghi quang phổ FLAMES trên kính viễn vọng VLT là công cụ phù hợp nhất cho nghiên cứu này”. Ở khoảng cách 50 triệu năm ánh sáng, cụm Xử Nữ là cụm thiên hà gần chúng ta nhất. Nó nằm trong chòm sao Xử Nữ, và là cụm khá trẻ và khá thưa thớt. Cụm hành tinh bao gồm hàng trăm thiên hà ở mọi kích cỡ, từ những thiên hà khổng lồ hình êlip đến những thiên hà xoắn ốc giản dị như thiên hà Milky Way của chúng ta.

Các nhà thiên văn học đã đưa ra một vài lời giải thích cho “sự mất mát” phát hiện được của Messer 87, ví dụ như sự sụp đổ của vật chất tối trong cum hành tinh chẳng hạn. Cũng có thể một thiên hà khác trong cụm – Messier 84 – đã tiến đến rất gần với Messier 87 trong quá khứ và xáo trộn nó từ cách đây khoảng 1 tỷ năm. Arnaboldi cho biết: “Ở giai đoạn này, chúng ta không thể khẳng định chắc chắn bất cứ một giả thuyết nào. Chúng ta sẽ cần phải tiến hành quan sát thêm nhiều tinh vân hành tinh khác nằm xung quanh Messier 87”.

Nhưng có một điều mà các nhà thiên văn học chắc chắn – đó là Messier 87 và hàng xóm Messier 86 của nó đang di chuyển hướng về phía nhau. Gerhard nói: “Chúng ta có thể quan sát chúng khi chúng đang ở giai đoạn ngay trước giai đoạn chúng tiến đến gần nhau lần đầu tiên. Cụm Xử Nữ là cụm thiên hà có hoạt động cực kỳ mạnh mẽ. Rất nhiều yếu tố sẽ còn tiếp tục tác động để tạo dáng cho các thiên hà trong cụm trong khoảng thời gian một tỷ năm nữa”.

Bức hình về cụm Xử Nữ do Chris Mihos cùng các cộng sự chụp được bằng kính viễn vọng Burrell Schmidt thể hiện ánh sáng khuếch tán giữa các thiên hà thuộc về cụm này. Hướng bắc ở bên trên còn hướng đông ở bên phải. Các điểm tối trong bức hình chính là nơi mà các ngôi sao sang ở gần đã bị loại bỏ khỏi bức ảnh. (Ảnh: ESO)

Hậu cảnh trong tinh vân hành tinh

Tinh vân hành tinh (PNe) là giai đoạn ngoạn mục cuối cùng trong cuộc đời của những ngôi sao như mặt trời khi mà ngôi sao đó đã giải phóng hết lớp ngoài cùng của nó vào trong không gian xung quanh. Cái tên tinh vân hành tinh là dấu tích để lại của thời đại cổ xưa: những nhà quan sát đầu tiên chỉ sử dụng những chiếc kính viễn vọng rất nhỏ cho rằng một số các vật thể nằm gần chúng ta, ví dụ như tinh vân Helix rất giống với những chiếc đĩa của những hành tinh khổng lồ trong hệ mặt trời. Tinh vân hành tinh có những đường phát ra rất mạnh khiến chúng được phát hiện ra khá dễ dàng từ khoảng cách xa, điều này cho phép vận tốc tỏa tròn của chúng có thể được xác định chính xác. Do vậy các tinh vân hành tinh có thể được dung để xác định chuyển động giữa các ngôi sao ở các vùng ngoài mờ hơn thuộc các thiên hà nằm ở phía xa nơi mà phép xác định vận tốc không thể thực hiện được.

Bên cạnh đó tinh vân hành tinh và đại diện cho quần thể tinh tú nói chung. Chúng có cuộc đời khá ngắn (khoảng vài chục nghìn năm – chỉ như một tiếng nổ lách tách theo thang thời gian thiên văn học), do vậy các nhà khoa học có thể ước tính rằng một ngôi sao nằm trong số 8000 ngôi sao giống mặt trời khác có thể được quan sát dưới dạng tinh vân hành tinh vào một thời khắc nhất định nào đó. Do vậy các tinh vân hành tinh có thể mang đến một đầu mối độc nhất vô nhị về con số, các loại sao cũng như chuyển động của chúng ở các vùng thiên hà bên ngoài mờ nhạt hơn nhưng đồng thời cũng là nơi nương náu những vật thể khá lớn. Những chuyển động nói trên chính là những bản ghi hóa thạch về lịch sử tương tác của các thiên hà cũng như sự hình thành của cụm thiên hà.

Các nhà thiên văn học tham gia nghiên cứu

Nhóm nghiên cứu bao gồm Michelle Doherty và Magda Arnaboldi (ESO), Payel Das và Ortwin Gerhard (Viện vật lý ngoài trái đất Max-Planck, Garching, Đức), J. Alfonso L. Aguerri (IAC, Tenerife, Tây Ban Nha), Robin Ciardullo (Đại học bang Pennsylvania, Hoa Kỳ), John J. Feldmeier (Đại học Youngstown, Hoa Kỳ), Kenneth C. Freeman (Đài quan sát Núi Stromlo, Australia), George H. Jacoby (Đài quan sát WIYN, AZ, Hoa Kỳ), và Murante (INAF, Osservatorio Astronomico di Pino Torinese, Italy).

Tài liệu tham khảo:
Doherty et al. The edge of the M87 halo and kinematics of the diffuse light in the Virgo cluster core. Astronomy and Astrophysics, 2009; DOI: 10.1051/0004-6361/200811532