Tại sao các thiên hà có hình dạng khác nhau?

4,52
959

Nhìn lên bầu trời đêm và bạn sẽ thấy những ngôi sao từ hàng trăm tỷ thiên hà. Một số thiên hà có hình đĩa màu xanh xoáy giống như Dải Ngân hà của chúng ta, một số lại những quả cầu màu đỏ hoặc không thể xác định được hình dạng. Vậy tại sao các thiên hà lại có hình dạng khác nhau ? Hóa ra hình dạng của một thiên hà cho chúng ta biết nhiều điều về các sự kiện trong vòng đời siêu dài của thiên hà đó.

Phân loại thiên hà và cách hình thành

Thiên hà thường được phân loại dựa trên hình dạng, với 2 loại hình dạng cơ bản: hình đĩa và hình elip

Theo Cameron Hummels, nhà vật lý thiên văn lý thuyết tại Viện Công nghệ California, thiên hà hình đĩa có hình dạng giống như một quả trứng rán. Những thiên hà này có tâm hình cầu hơn, giống như lòng đỏ, được bao quanh bởi một đĩa khí và các ngôi sao - lòng trắng trứng. Dải Ngân hà và Andromeda - thiên hà láng giềng gần nhất của chúng ta thuộc loại này.

Thiên hà Ngọc Phu (Sculptor Galaxy) - một thiên hà có dạng đĩa

Về lý thuyết, thiên hà đĩa ban đầu hình thành từ các đám mây hydro. Lực hấp dẫn hút các hạt khí lại với nhau. Khi các nguyên tử hydro tiến lại gần hơn, đám mây bắt đầu quay và khối lượng chung của chúng tăng lên, làm cho lực hấp dẫn của chúng cũng tăng lên. Cuối cùng, trọng lực làm cho chất khí sụp đổ thành một đĩa xoáy. Nhà thiên văn học người Mỹ - Edwin Hubble, người đã xác nhận sự tồn tại của các thiên hà ngoài Dải Ngân Hà chỉ một thế kỷ trước, nghi ngờ rằng những thiên hà có dạng đĩa là bởi chúng hình thành muộn hơn trong lịch sử vũ trụ, trong khi các thiên hà elip có vẻ như hình thành sớm hơn.

Theo Robert Bassett, một nhà vật lý thiên văn tại Đại học Swinburne ở Melbourne (Australia), các ngôi sao trong thiên hà elip có chuyển động ngẫu nhiên, thay vì quay như các ngôi sao của thiên hà đĩa. Các thiên hà hình elip được cho là sản phẩm của sự hợp nhất của các thiên hà. Ông Bassett cũng nói thêm, khi hai thiên hà có khối lượng bằng nhau hợp nhất, các ngôi sao của chúng bắt đầu bị hút vào nhau bằng lực hấp dẫn, làm gián đoạn chuyển động quay của các ngôi sao và tạo ra một quỹ đạo ngẫu nhiên hơn.

Thiên hà elip khổng lồ ESO 325-G004

Không phải mọi sự hợp nhất đều dẫn đến việc hình thành một thiên hà hình elip. Dải Ngân Hà của chúng ta khá lớn và lâu đời, nhưng vẫn duy trì hình dạng đĩa. Ngân Hà đang tăng thêm khối lượng bằng cách hút thêm các thiên hà lùn và khí tự do từ vũ trụ. Tuy nhiên, ông Bassett cho biết, thiên hà Tiên Nữ (Andromeda Glaxy), thực sự đang tiến thẳng đến Dải Ngân hà. Vì vậy, trong hàng tỷ năm tới kể từ bây giờ, hai thiên hà xoắn ốc có thể hợp nhất, bù đắp cho vòng quay của nhau, tạo ra một thiên hà hình elip ngẫu nhiên hơn.

Các dạng thiên hà khác

Sự hợp nhất của các thiên hà không phải là tức thời mà phải mất hàng trăm triệu, thậm chí hàng tỷ năm. Trên thực tế, có những vụ sáp nhập đang diễn ra rất chậm chạp đến mức gần như tĩnh. Hubble đã gộp các thiên hà này thành một nhóm, gọi là "thiên hà vô định hình"(irregular galaxies).

NGC 1427A, một ví dụ về thiên hà vô định hình.

Cuối cùng, các thiên hà thấu kính (lenticular galaxies) là sự pha trộn giữa thiên hà hình elip và thiên hà đĩa. Bassett cho rằng, có khả năng là khi một thiên hà đĩa sử dụng hết khí của nó, không thể hình thành bất kỳ ngôi sao mới nào thì các ngôi sao có sẵn bắt đầu tương tác. Lực hấp dẫn của chúng kéo lên nhau tạo ra một hình dạng giống như đậu lăng - một loại hình elip nhưng vẫn là một đĩa quay.

Những suy luận trên cơ sở khoa học

Bassett cho biết những gì các nhà khoa học đã khám phá ra cho đến nay về các thiên hà và hình dạng 3D của chúng đã được suy ra bằng cách sử dụng hàng nghìn hình ảnh 2D và dựa vào các đặc tính khác, chẳng hạn như màu sắc và chuyển động của thiên hà.

Ví dụ, các thiên hà đĩa thì trẻ hơn và điều này được chứng thực bởi màu xanh lam của chúng. Các ngôi sao màu xanh thường lớn hơn, sáng hơn và nóng hơn (ánh sáng xanh lam có tần số cao hơn và do đó có nhiều năng lượng hơn ánh sáng đỏ). Trong khi đó, các thiên hà hình elip chứa đầy các ngôi sao "già" hơn - được gọi là sao lùn đỏ (red dwarfs) ít nóng và sáng.

Tuy nhiên, bên cạnh những gì con người đã khám phá ra về các cấu trúc thiên thể khổng lồ xung quanh chúng ta, vẫn còn rất nhiều điều chúng ta chưa biết. Hummels nói: "Sự hình thành và tiến hóa của thiên hà là một trong những câu hỏi mở lớn nhất trong lĩnh vực thiên văn học và vật lý học thiên văn".

Cập nhật: 02/03/2021 Theo VnReview