Thiên hà quê hương của chúng ta, Milky Way, đã phát triển đến kích thước hiện tại một phần nhờ hấp thụ các thiên hà nhỏ hơn. Giờ đây, dữ liệu mới từ Kính thiên văn Không gian Hubble của NASA đã cung cấp bằng chứng xác thực về một thiên hà lùn sáp nhập với Milky Way còn non trẻ trong những giai đoạn đầu tiên của quá trình tiến hóa. Phát hiện này giúp chúng ta hiểu thêm về lịch sử của thiên hà mình xa hơn 1,8 tỷ năm so với những gì từng biết trước đây. Kết quả được công bố trên tạp chí Nature Astronomy.
Ngày nay, Milky Way là một thiên hà xoắn khổng lồ, chứa hàng trăm tỷ ngôi sao. Tuy nhiên, thiên hà của chúng ta không phải lúc nào cũng lớn như vậy. Nó phát triển bằng cách hình thành các ngôi sao mới từ những đám mây khí, đồng thời thu nhận các ngôi sao, khí và vật chất tối từ những thiên hà khác thông qua các vụ sáp nhập.
Vụ sáp nhập lớn gần đây nhất trong lịch sử thiên hà của chúng ta diễn ra với thiên hà lùn Sagittarius, bắt đầu từ hơn 6 tỷ năm trước và vẫn đang tiếp diễn cho đến ngày nay. Nhìn xa hơn về quá khứ, các nhà nghiên cứu phát hiện rằng thiên hà Milky Way đã hấp thụ một thiên hà lùn khác có tên Gaia-Sausage-Enceladus cách đây 10 tỷ năm. Vụ sáp nhập cổ xưa này đã ảnh hưởng mạnh đến cấu trúc đĩa sao của thiên hà chúng ta. Một số vụ sáp nhập nhỏ hơn khác đã diễn ra trong khoảng thời gian giữa hai sự kiện này.
Nhưng lịch sử của thiên hà chúng ta không dừng lại ở đó. Cả các quan sát và mô phỏng đều cho thấy trước hai sự kiện này còn có một vụ sáp nhập lớn khác, dù các chi tiết về sự kiện này vẫn còn gây nhiều tranh luận. Giờ đây, Hubble đã phát hiện bằng chứng xác thực về một vụ sáp nhập thậm chí còn sớm hơn, xảy ra khoảng 11,8 tỷ năm trước, tức chỉ khoảng 2 tỷ năm sau Big Bang.
AMR trong các mô phỏng các thiên hà tương tự thiên hà Milky Way. Các đường liền nét của quan hệ tuổi-kim loại (AMR) đối với thiên hà tiền thân chính (màu đen), một vụ sáp nhập tương tự GSE (màu lục lam) và một sự kiện tương tự LKH (màu đỏ) trong ba thiên hà tương tự thiên hà Milky Way thuộc các mô phỏng Auriga Level-4 được thể hiện. Bên trái: quầng Auriga 14. Ở giữa: quầng Auriga 16. Bên phải: quầng Auriga 20. (Nguồn: Nature Astronomy (2026). DOI: 10.1038/s41550-026-02931-5)
Hubble nhìn sâu hơn vào quá khứ
“Ngôi nhà của chúng ta là thiên hà Milky Way, nhưng chúng ta không biết ngôi nhà ấy đã được xây dựng như thế nào,” Davide Massari, tác giả chính tại Đài quan sát Vật lý thiên văn và Khoa học Không gian Bologna ở Italia, cho biết. “Trong nghiên cứu này, chúng tôi phát hiện những ‘viên gạch’ quan trọng đầu tiên đến từ đâu: một thiên hà lùn mà chúng tôi gọi là LKH.”
Các chương trình khảo sát thiên văn quy mô lớn và dữ liệu có độ chính xác cao từ những tàu không gian như sứ mệnh Gaia của Cơ quan không gian châu Âu (ESA) đóng vai trò quan trọng trong việc ghép nối lịch sử của thiên hà chúng ta. Các nhà khoa học càng cố gắng nhìn xa hơn về quá khứ của thiên hà, việc xác định những gì đã xảy ra càng trở nên khó khăn. Khi thiên hà của chúng ta còn trẻ, nó nhỏ hơn và có kích thước gần với những thiên hà mà nó va chạm hơn nhiều. Nó cũng hỗn loạn hơn và những dấu vết của các vụ sáp nhập có thể đã bị xóa mờ trong hàng tỷ năm.
Đó là quá khứ mờ nhạt mà Hubble đã hướng tới. Các nhà nghiên cứu sử dụng Hubble để nghiên cứu một số cụm sao cầu của Milky Way: những tập hợp sao khổng lồ, có dạng gần hình cầu, chứa từ hàng chục nghìn đến vài triệu ngôi sao. Các cụm sao cầu chứa một số ngôi sao cổ xưa nhất trong thiên hà của chúng ta và có thể đóng vai trò như những địa điểm khảo cổ vũ trụ, lưu giữ các ngôi sao từ những thiên hà khác mà Milky Way đã thu nhận.
“Nhờ khả năng chụp ảnh có độ phân giải cao và quan sát sâu của Hubble, chúng tôi có thể đo tuổi và hàm lượng kim loại của các cụm sao này với độ chính xác chưa từng có,” Chiara Zerbinati, đồng tác giả nghiên cứu tại Đại học Bologna ở Italia, cho biết. “Kết hợp với các phép đo từ Gaia, điều này giúp chúng tôi phân biệt một quần thể cụm sao cầu khác biệt với những quần thể còn lại. Đây là những cụm sao được hình thành trong LKH, và chúng cho chúng ta biết khi nào thiên hà đó bị thiên hà của chúng ta hấp thụ, cũng như khối lượng của nó khi đó.”
Các cụm sao cổ xưa tiết lộ một thiên hà đã biến mất
Nhóm nghiên cứu phân tích các quan sát của Hubble về 39 cụm sao cầu trong vùng 20.000 năm ánh sáng tính từ trung tâm thiên hà, nơi những dấu vết của các vụ sáp nhập cổ xưa nhất có khả năng được bảo tồn. Họ dự kiến mẫu này sẽ chứa các cụm sao cầu hình thành bên trong thiên hà Milky Way còn trẻ, cũng như những cụm được thu nhận từ thiên hà lùn Gaia-Sausage-Enceladus khoảng 10 tỷ năm trước.
Sử dụng các quan sát nhạy của Hubble để xác định chính xác tuổi của từng cụm sao và độ kim loại tương ứng - tức mức độ phong phú của các nguyên tố nặng hơn helium - các nhà nghiên cứu xác định được một quần thể cụm sao cầu thứ ba ở những vùng bên trong thiên hà của chúng ta. Nhóm nghiên cứu phát hiện các cụm sao này cổ hơn nhóm được thu nhận trong vụ sáp nhập Gaia-Sausage-Enceladus nhưng trẻ hơn những cụm hình thành trong thiên hà Milky Way, bất kể hàm lượng kim loại của chúng.
Do đó, những cụm sao này đến từ một vụ sáp nhập riêng biệt và thậm chí còn sớm hơn - trong đó thiên hà Milky Way hấp thụ một thiên hà lùn chứa khoảng 500 triệu lần khối lượng Mặt Trời tính theo số lượng sao, một phần đáng kể trong khối lượng của thiên hà chúng ta vào thời điểm đó. Họ đặt tên cho thiên hà lùn này là Low-energy-Kraken-Heracles (LKH), để ghi nhận ba nghiên cứu trước đây đã đề xuất ý tưởng về một vụ sáp nhập diễn ra trong giai đoạn đầu lịch sử thiên hà của chúng ta.
Một vụ va chạm thuở sơ khai làm thay đổi câu chuyện
Một vụ sáp nhập lớn như vậy xảy ra từ rất sớm trong quá trình hình thành Milky Way, có những tác động sâu sắc đến quá trình tiến hóa của thiên hà chúng ta.
“Một số nghiên cứu trước đây cho rằng những giai đoạn đầu tiên trong quá trình tiến hóa của thiên hà chúng ta được định hình bởi những ngôi sao chỉ hình thành bên trong thiên hà của chúng ta,” Massari cho biết. “Ở đây, chúng tôi đã chỉ ra rằng cũng cần tính đến những ngôi sao được hình thành trong các thiên hà bên ngoài.”
Nhóm nghiên cứu dự định tiếp tục tìm hiểu lịch sử của thiên hà Milky Way bằng cách nghiên cứu các cụm sao cầu, nhằm xác định đặc điểm của tất cả những vụ sáp nhập lớn mà thiên hà của chúng ta đã trải qua trong lịch sử vũ trụ.
“Hubble đang quan sát những cụm sao cầu chưa từng được nghiên cứu trước đây, và điều này sẽ giúp chúng tôi xác định đặc điểm của những sự kiện sáp nhập xảy ra từ rất xa trong quá khứ của thiên hà Milky Way,” Fernando Aguado-Agelet, đồng tác giả tại Đại học Vigo và Đại học La Laguna ở Tây Ban Nha, cho biết.
Nguyễn Đình Nam
Theo Phys.org
