Sáp nhập là một trong những "chìa khóa" quan trọng nhất giúp các thiên hà tích lũy khối lượng để lớn lên. Thế nhưng, nếu như việc quan sát các vụ va chạm đang diễn ra ngoài vũ trụ xa xôi khá dễ dàng, thì việc "dựng lại hiện trường" lịch sử của chính thiên hà Milky Way lại là một cuộc điều tra vô cùng kỳ công. Cho đến nay, bức tranh toàn cảnh ấy vẫn còn nhiều mảnh ghép bí ẩn.
Một công bố vào ngày 17 tháng 8 trên Nature Astronomy cho thấy kính thiên văn không gian Hubble vừa mang về bằng chứng thuyết phục: Milky Way của chúng ta từng trải qua một vụ va chạm và sáp nhập quy mô lớn với một thiên hà lùn vào 11,8 tỷ năm trước.
Vụ sáp nhập này đã để lại những "dấu vân tay" vô giá, giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách Milky Way lớn lên.
"Milky Way là ngôi nhà của chúng ta, nhưng chúng ta lại chưa thực sự hiểu ngôi nhà này đã được xây dựng ra sao," nhà thiên văn học Davide Massari (Đài quan sát Khoa học Vũ trụ và Thiên văn học Bologna, Ý) tác giả chính của nghiên cứu này - chia sẻ. "Và lần này, chúng tôi đã tìm thấy nơi cung cấp những 'viên gạch' đầu tiên: một thiên hà lùn mang tên LKH."
LKH là viết tắt của Low energy Kraken Heracles. Đây là cách đặt tên ngầm tham chiếu đến ba công trình nghiên cứu trước đó từng đưa ra giả thuyết về các vụ sáp nhập thời kỳ đầu của Milky Way.
Những năm gần đây, cộng đồng thiên văn từng xôn xao về một vụ va chạm kinh điển khác: vụ sáp nhập với thiên hà Gaia–Sausage–Enceladus (GSE) diễn ra khoảng 10 tỷ năm trước. Thiên hà GSE này vốn mang theo một "gia tài" gồm các cụm sao cầu riêng, và chúng đã hòa lẫn hoàn toàn vào hệ thống cụm sao cầu của Milky Way.
Lần này, nhóm của Massari đã lọc ra được một nhóm quần thể cụm sao cầu thứ ba - những cụm sao hoàn toàn xa lạ, không thuộc Milky Way và cũng chẳng có họ hàng gì với GSE. Chúng đã "cập bến" Milky Way vào 11,8 tỷ năm trước, tức là trước cả vụ sáp nhập GSE.
"Nhờ độ phân giải vượt trội và độ sâu ảnh chụp từ kính thiên văn Hubble, chúng tôi đã đo lường tuổi cùng hàm lượng kim loại của các cụm sao này với độ chính xác chưa từng có," nhà thiên văn Chiara Zerbinati (Đại học Bologna), đồng tác giả nghiên cứu, cho biết.
"Kết hợp dữ liệu này với các phép đo động học từ sứ mệnh Gaia (ESA), chúng tôi đã tách biệt được một quần thể các cụm sao cầu hoàn toàn khác biệt. Đó chính là những 'đứa con' sinh ra bên trong LKH, giúp tiết lộ chính xác thời điểm thiên hà này bị Milky Way 'nuốt chửng' cũng như quy mô khối lượng của nó."
Dựa trên số lượng và tổng khối lượng của các cụm sao cầu tới từ bên ngoài này, nhóm nghiên cứu tính toán được LKH có tổng khối lượng gấp khoảng 500 triệu lần khối lượng Mặt Trời.
Con số này nhỉnh hơn một chút so với thiên hà lùn Sagittarius, ~400 triệu khối lượng Mặt Trời) - một "nạn nhân" khác cũng đang bị Milky Way xé nhỏ và nuốt chửng hiện nay—và nhỏ hơn khoảng một cấp đại lượng so với Mây Magellan Nhỏ.
Tuy nhiên, cần nhớ rằng vào thời điểm 11,8 tỷ năm trước - chỉ khoảng 2 tỷ năm sau Big Bang - Milky Way vẫn còn rất mỏng manh và bé nhỏ. Sự xuất hiện của LKH đã đóng góp một tỷ lệ khối lượng vô cùng đáng kể dưới dạng sao, khí quyển và vật chất tối.
Phát hiện này đã cắm thêm một cột mốc quan trọng trong cuốn sổ lịch sử của Milky Way, để lại những dấu ấn không thể đảo ngược:
Thứ nhất, kích phát đợt bùng nổ hình thành sao. Cú va chạm dồn nén khí quyển, tạo điều kiện cho hàng loạt ngôi sao mới đồng loạt ra đời, thúc đẩy Milky Way lớn nhanh vượt bậc.
Thứ hai, tái thiết lập thành phần hóa học. Đặc tính hóa học từ các ngôi sao của LKH đã làm thay đổi sự tiến hóa hóa học tổng thể của Milky Way. Khi những ngôi sao ngoại nhập này kết thúc vòng đời, tàn tích của chúng được giải phóng vào môi trường liên sao, trở thành nguyên liệu giàu nguyên tố nặng để tái sinh nên các thế hệ sao tiếp theo.
"Trước đây, nhiều quan điểm cho rằng giai đoạn tiến hóa sơ khai của Milky Way hoàn toàn do các ngôi sao 'gốc' sinh ra tại chỗ quyết định," Massari nhấn mạnh. "Nhưng nghiên cứu này chứng minh rằng, những ngôi sao nhập cư từ các thiên hà bên ngoài là mắt xích bắt buộc phải tính đến."
Chương Nguyễn
Theo Space
