Hình ảnh thiên hà Centaurus A – “cá voi xanh của vũ trụ”

Các nhà thiên văn thuộc Tổ chức nghiên cứu khoa học & công nghiệp khối Thịnh Vượng Chung (CSIRO) đã có được hình ảnh của thiên hà khổng lồ mang tên Centaurus A phát ra lớp sáng sóng radio che phủ một diện tích lớn gấp 200 lần so với Mặt trăng.

Sóng radio của thiên hà này đã được chuyển một cách công phu sang dạng hình ảnh giàu chi tiết và hiện đang được công bố rộng rãi lần đầu tiên.

Centaurus A nằm cách Trái đất 14 triệu năm ánh sáng, ở phía nam chòm sao Centaurus. Nó chứa đựng một hố đen khổng lồ có kích thước bằng 50 triệu lần kích thước Mặt trời.

Hố đen này tạo ra các các dòng hạt phát sóng radio trải dài tới hàng triệu năm ánh sáng trong vũ trụ.

Hình ảnh kì vĩ này hoàn toàn không thể quan sát thấy bằng mắt thường.

“Nếu mắt bạn có thể nhìn được các sóng radio, bạn nhìn lên bầu trời và sẽ thấy lớp sáng sóng radio phát ra từ thiên hà này có thể che phủ một diện tích lớn gấp 200 lần so với Mặt trăng,” tiến sĩ Ilana Feain, trưởng nhóm dự án, người phụ trách Kính viễn vọng Quốc gia Úc (ATNF) thuộc CSIRO nói.

“Chỉ có một số thiên hà nằm trong diện này. Chúng giống như những con cá voi xanh của vũ trụ vậy – to lớn, và hiếm gặp.”

Hình ảnh ghép thể hiện kích thước của lớp sáng sóng radio phát ra từ thiên hà Centaurus A so sánh với ánh sáng của Mặt trăng. Những chấm trắng nhỏ trên bầu trời ở phía sau không phải là các ngôi sao, mà là các nguồn sóng vô tuyến – những thiên hà tương tự như Centaurus A ở rất xa trong vũ trụ. Dãy ănten ở phía trước là Hệ kính thiên văn radio của Úc (ATCA) – thiết bị thu thập các dữ liệu hình ảnh về thiên hà Centaurus A. (Ảnh: Ilana Feain, Tim Cornwell & Ron Ekers (CSIRO/ATNF); R. Morganti (ASTRON); N. Junkes (MPIfR); và Shaun Amy, CSIRO)

Khi quan sát bằng bước sóng, Centaurus A quá lớn và quá lớn, tới mức không ai từng nghĩ tới việc thử tạo ra một hình ảnh như vậy.

“Đây là hình ảnh sóng radio chi tiết nhất về Centaurus A, cũng như bất kì thiên hà nào khác phát ra các dòng sóng radio,” tiến sĩ Lewis Ball, Quyền giám đốc ATNF.

“Không có nhóm nào khác trên thế giới có đủ điều kiện thiết bị và kĩ năng để tạo ra một hình ảnh như vậy, và chúng tôi là nhóm đầu tiên thử làm việc này.”

Tiến sĩ Feain và nhóm của bà đã sử dụng Hệ kính thiên văn radio của Úc (ATCA) gần Narrabri, NSW để quan sát thiên hà này trong hơn 1200 giờ đồng hồ suốt vài năm qua.

Thành quả thu được là 406 hình ảnh đơn lẻ, sau đó chúng được ghép lại với nhau để tạo thành một hình ảnh lớn.

Tiến sĩ Feain kết hợp các dữ liệu thu được từ Hệ kính thiên văn nói trên với các dữ liệu của kính thiên văn radio Parkes.

Việc xử lý hình ảnh – bao gồm liên kết dữ liệu, xử lý hiệu ứng giao thoa sóng, và điều chỉnh chuỗi động lực – làm mất thêm 10.000 giờ nữa.

Các nhà thiên văn sẽ sử dụng hình ảnh này để tìm hiểu các hố đen và dòng sóng radio tương tác như thế nào với sao và bụi của thiên hà, và một thiên sẽ phát triển ra sao qua thời gian.

Centaurus A là thiên hà gần nhất có chứa hố đen siêu lớn sinh ra các dòng sóng radio.

Các nhà thiên văn rất quan tâm nghiên cứu những thiên hà lớn và hiếm này, với mục đích xác định vai trò của các hố đen trong quá trình hình thành và phát triển thiên hà.

Các hạt phát ra dòng sóng radio trải dài hàng triệu năm ánh sáng trong vũ trụ từ trung tâm của thiên hà Centaurus A trong bức tranh trên. Dữ liệu hình ảnh được cung cấp bởi Hệ kính thiên văn radio của Úc (ATCA) và Kính thiên văn radio Parkes: tần số sóng radio là 1,4 GHz. Cấu trúc nhỏ nhất quan sát được trong hình ảnh có kích thước bề ngang 680 Pacsec (210 năm ánh sáng): tỉ lệ tranh là 50.000 pacsec (tương đương 163.000 năm ánh sáng). Các chấm trắng trong hình không phải là các ngôi sao mà là các nguồn sóng radio ở phía sau, môi chấm là một thiên hà khổng lồ giống như Centaurus A ở rất xa trong vũ trụ. (Ảnh: Ilana Feain, Tim Cornwell & Ron Ekers (CSIRO/ATNF); R. Morganti (ASTRON); N. Junkes (MPIfR)).

Tiến sĩ Feain nói những mẫu thiên hà mà chúng ta có ngày nay mới chỉ là một phần nổi nhỏ của một tảng băng, bởi các kính thiên văn hiện tại không cùng lúc kết hợp được cả sự tinh vi để phát hiện những nguồn sóng này và khả năng khảo sát những khu vực rộng lớn trong không gian.

Sắp tới giới khoa học sẽ được chứng kiến sự ra đời của kính thiên văn SKA Pathfinder của Úc (ASKAP), một kính thiên văn mới hiện đang được phát triển bởi CSIRO cùng các đối tác, đặt tại Tây Úc.

ASKAP sẽ là một kính thiên văn thăm dò, được thiết kế cho các dự án như tìm kiếm các thiên hà giống Centaurus A trong vũ trụ xa xôi. Đây là thiết bị tiền thân để tiến tới xây dựng Hệ kính thiên văn SKA (Square Kilometre Array) hệ kính radio lớn nhất thế giới.

“ASKAP sẽ hoạt động nhanh nhẹn một cách bất ngờ,” giáo sư Brian Boyle, giám đốc chương trình phát triển SKA của CSIRO tiết lộ. “Thu thập dữ liệu về Centaurus A với hệ kính ATCA tiêu tốn 1.200 giờ; nhưng với kính thiên văn mới này sẽ chỉ mất đúng 5 phút.”

ASKAP theo kết hoạch được hoàn thành vào năm 2012. Trong 6 giờ hoạt động đầu tiên, nó sẽ cho biết nhiều thông tin hơn tất cả cả kính thiên văn radio trước nay cộng lại.

Centaurs A là một trong những nguồn sóng radio vũ trụ đầu tiên được biết đến bên ngoài dải Ngân Hà của chúng ta và nó có mối liên hệ đặc biệt với nước Úc.

Thiên hà này được phát hiện và theo dõi tại đài quan sát Parramatta gần Sydney năm 1826. Sau đó nó được ghi danh sách bằng cái tên NGC 5128.

Tiếp đó,thiên hà Centauraus được các nhà khoa học CSIRO phát hiện là một nguồn sóng radio tại Dover Heights, Sydney năm 1947.

Hình ảnh về Centaurus do CSIRO thu được sẽ được trình diện vào thứ 6, ngày 3 tháng 7 tại một hội thảo quốc tế mang tên Diện mạo Centaurus A tổ chức tại Mint, Sydney.