Vũ trụ cách đây 13 tỷ năm rất khác so với vũ trụ mà chúng ta biết ngày nay. Các sao đã hình thành với tốc độ rất nhanh, tạo thành những thiên hà lùn đầu tiên mà sau đó lại tiếp tục sáp nhập để xuất hiện những thiên hà lớn hơn ngày nay - trong đó có thiên hà của chúng ta. Tuy nhiên, chuỗi sự kiện chính xác dẫn tới sự ra đời của Milky Way vẫn chưa được biết rõ cho tới tận gần đây.
Những phép đo chính xác về vị trí, độ sáng và khoảng cách của khoảng 1 triệu sao trong thiên hà ở bán kính 6.500 năm sánh sáng tính từ Mặt Trời được thực hiện bởi kính thiên văn không gian Gaia đã cho phép một nhóm nghiên cứu thuộc Viện vật lý thiên văn Canary (IAC) phát hiện một phần trong những giai đoạn sớm của thiên hà.
Carme Gallart - nhà nghiên cứu ở IAC và là tác giả chính của nghiên cứu được công bố mới đây trên tạp chí Nature Astronomy - giải thích: "Chúng tôi đã phân tích và so sánh với các mô hình lý thuyết về sự phân bố màu sắc và độ sáng của các sao trong Milky Way rồi chia chúng thành hai phần; quầng (cấu trúc dạng cầu bao quanh các thiên hà xoắn) và đĩa dày (đĩa tạo sao của Milky Way nhưng tính ở một phạm vi độ dày nhất định)."
Các nghiên cứu trước đây đã khám phá ra rằng quầng thiên hà có những dấu hiệu rõ ràng của việc được tạo thành từ hai thành phần riêng biệt, một phần là các sao xanh hơn phần còn lại. Chuyển động của các sao trong phần xanh nhanh chóng cho phép chúng ta xác định được nó là phần còn lại của thiên hà lùn Gaia-Enceladus đã va chạm với Milky Way vào giai đoạn sơ khai. Tuy nhiên, bản chất của các sao đỏ và thời điểm của vụ sáp nhập Gaia-Enceladus vào Milky Way chưa được biết tới cho tới trước nghiên cứu này.
"Phân tích dữ liệu từ Gaia cho phép chúng tôi xác định được sự phân bố tuổi của các sao thuộc cả hai phần và thấy rằng cả hai đều được tạo thành từ các sao có tuổi tương đương nhau, và đều già hơn các sao ở đĩa dày" - đồng tác giả Chris Brook cho biết.
Nhưng nếu cả hai phần đã hình thành cùng lúc, điều gì khiến chúng khác nhau?
"Mảnh ghép cuối cùng của câu đố nằm ở số lượng kim loại trong các sao (trong thiên văn học, mọi nguyên tố nặng hơn hydro và heli đều được coi là kim loại)," một tác giả khác là Tomás Ruiz Lara ở IAC giải thích. "Các sao thuộc phần xanh có lượng kim loại nhỏ hơn so với phần đỏ."
Những phát hiện này, với sự bổ sung của dự đoán từ các mô phỏng cũng đã được phân tích, đã cho phép các nhà nghiên cứu hoàn thiện lịch sử hình thành thiên hà Milky Way.
13 tỷ năm trước, các sao bắt đầu hình thành trong hai hệ khác nhau trước khi sáp nhập lại: một là thiên hà lùn Gaia-Enceladus, còn phần còn lại là tiền thân chính của thiên hà chúng ta với khối lượng gấp khoảng 4 lần và chứa tỷ lệ kim loại nhiều hơn so với phần kia. Khoảng 10 tỷ năm trước đã có một va chạm dữ dội giữa hai phần này. Kết quả là một số sao từ cả hai phần bị kéo vào những chuyển động hỗn độn để rồi cuối cùng tạo thành quầng của Milky Way. Sau thời điểm đó đã có những vụ bùng nổ tạo sao cho tới thời điểm khoảng 6 tỷ năm trước, khi khí được đẩy vào đĩa thiên hà và tạo thành vùng đĩa mỏng ngày nay.
"Cho tới nay tất cả các dự đoán và quan sát vũ trụ học về các thiên hà xoắn ở xa tương tự như Milky Way đều cho thấy rằng giai đoạn sáp nhập giữa các cấu trúc nhỏ hơn là rất thường xuyên," đồng tác giả Matteo Monelli nói.
Giờ đây chúng ta đã có thể xác định được đặc điểm của quá trình này ở chính thiên hà của chúng ta, hé lộ những giai đoạn đầu tiên trong lịch sử của chúng ta trong vũ trụ với độ chính xác chưa từng có.
R.T
Theo Science Daily
