Xác định được hình dạng của thiên hà chúng ta là một việc khó khăn, nhất là khi mà tới tận thế kỷ trước chúng ta mới biết rằng Milky Way chỉ là một trong số hàng tỷ thiên hà trong vũ trụ. Vì thế, không có gì ngạc nhiên khi mà mặc dù rất nhiều kính thiên văn và tàu không gian đang hoạt động, chúng ta vẫn chưa hoàn thành việc lập bản đồ hình dạng của thiên hà.
Một trong những khám phá thú vị về thiên hà của chúng ta là nó không có dạng một đĩa phẳng mà bị uốn cong. Một trong những lời giải thích cho việc này là thiên hà đã trải qua nhiều va chạm. Nhưng một nghiên cứu mới đang ở dạng đợi in trên arXiv đưa ra gợi ý rằng đó có thể là do vật chất tối.
Bằng chứng đầu tiên cho thấy Milky Way không phải một đĩa phẳng có được nhờ tàu không gian Gaia. Đài quan sát không gian này đã lập bản đồ vị trí và chuyển động của hơn một tỷ ngôi sao, và từ đó chúng ta có được một cái nhìn về cấu trúc ngoài của thiên hà. Ngoài việc thiên hà của chúng ta thực ra trải rộng hơn những ước tính trước đó, thì một khám phá khác của Gaia là rìa của thiên hà có dạng gợn sóng. Những phân tích sâu hơn cũng cho thấy sự cong vênh ở rìa ngoài của đĩa thiên hà.
Lời giải thích được nhiều người ủng hộ cho việc này là Milky Way đã có va chạm với những thiên hà khác trong quá khứ, chẳng hạn một va chạm với thiên hà lùn Sagittarius cách đây khoảng 6 tỷ năm. Nhưng trong công bố mới của mình, một nhóm nghiên cứu đưa ra ý kiến rằng việc này có thể không phải do va chạm mà ra độ nghiêng của quầng vật chất tối.
Chúng ta đã biết rằng hầu hết các thiên hà được bao quanh bởi một quầng vật chất tối khổng lồ. Phần lớn khối lượng của thiên hà nằm ở quầng này, và quầng đó gây tác động lên cấu trúc của thiên hà theo thời gian. Nếu quầng nằm nghiêng so với mặt phẳng thiên hà, các hiệu ứng hấp dẫn có thể làm lệch đĩa thiên hà. Câu hỏi là liệu điều đó có đủ để tạo thành cấu trúc cong mà chúng ta thấy ở Milky Way hay không.
Thiên hà ESO 510-G13 có dạng xoắn khá rõ nét. Credit: NASA and The Hubble Heritage Team . Credit: STScI/AURA.
Các tác giả của nghiên cứu bắt đầu theo dõi dữ liệu trong lần chạy TNG50 của mô phỏng IllustrisTNG. Đây là những mô phỏng siêu máy tính về tiến hóa của thiên hà trong đó có bao gồm những quá trình tiến hóa vũ trụ học và vật chất tối cũng như những tương tác từ thủy động lực học chi tiết.
Từ dữ liệu này, các tác giả cho thấy vùng trong của quầng vật chất tối có thể có độ nghiêng rõ rệt so với mặt phẳng thiên hà, và điều đó có thể có nguyên nhân từ cả những va chạm thiên hà lẫn những lần tiếp xúc gần giữa các thiên hà. Sự lệch hướng này có thể đã tồn tại hàng tỷ năm, đủ để làm gây ra sự cong vênh của đĩa thiên hà.
Tiếp đó, nhóm nghiên cứu xem xét một thiên hà mẫu trong mô phỏng TNG50, có kích thước và tuổi tương đương với Milky Way, với quầng vật chất tối bị nghiêng. Sau khi chạy mô phỏng quá trình tiến hóa 6 tỷ năm, kết quả cho thấy sự tương đồng đáng chú ý giữa thiên hà mẫu này với những gì quan sát được ở Milky Way trong thực tế.
Các nhà thiên văn cũng đã quan sát được những thiên hà khác có mặt phẳng bị cong, và có một số bằng chứng về việc tới một nửa số thiên hà xoắn trong vũ trụ bị cong ít nhất là vài độ. Việc này cho thấy ảnh hưởng của tương tác kéo dài giữa một thiên hà và quầng xoắn của nó. Tất nhiên, đây mới chỉ là nghiên cứu ban đầu, nhưng quan sát và mô phỏng chi tiết hơn sẽ cần được thực hiện để hiểu chi tiết hơn về quá trình tiến hóa của các thiên hà như Milky Way.
Bryan
Theo Phys.org
