Những đêm mùa hè trời đẹp, ít mây, nếu ngắm nhìn bầu trời, bạn không chỉ thấy các ngôi sao như những đốm sáng bé nhỏ được rải một cách ngẫu nhiên, chúng cũng có khu vực riêng của mình và mỗi đêm, bạn đều thấy một dải sáng trắng như sữa vắt ngang bầu trời. Dải sáng đó là gì? Liệu nó có phải duy nhất trong vũ trụ?
Nếu có trong tay một chiếc kính thiên văn hay chỉ một chiếc ống nhòm nhỏ, bạn sẽ thấy vô vàn các đốm sáng nhỏ phân bố dày đặc trong dải sáng đó, và tất nhiên chính nhờ vô vàn các đốm sáng đó mà chúng ta mới có thể quan sát một dải sáng tuyệt vời như vậy. Ở Việt Nam, người xưa đã sớm gọi dải sáng đó là Ngân Hà (dòng sông bạc), còn theo thần thoại Hy Lạp thì dải sáng đó là dòng sữa bất tử của nữ thần Hera tuôn chảy trên bầu trời do sức hút của người anh hùng Hercules và từ đó mà cái tên Milky Way (con đường sữa) ra đời. Ngày nay, chúng ta vẫn sử dụng những cái tên Ngân Hà, Milky Way nhưng cả 2 cái tên đó đều chỉ để chỉ dải sáng mà chúng ta vừa nhắc tới, và chúng ta biết rằng khi nhìn vào dải sáng đó là nhìn vào vùng trung tâm thiên hà của chúng ta, thiên hà Milky Way. Chúng ta đã biết về Trái Đất, về Mặt Trời, và bây giờ chúng ta cũng biết rằng dải sáng rực rỡ mà chúng ta ván quan sát hàng đêm kia, bản thân chúng ta cũng là một phần của nó. Trong vũ trụ không chỉ tồn tại một nhóm sao khổng lồ hợp thành thiên hà như Milky Way của chúng ta mà còn có hàng triệu triệu, hàng tỷ hay hàng triệu tỷ thiên hà khác, mỗi thiên hà đều là một tập hợp khổng lồ các ngôi sao với khối lượng và kích thước khác nhau. Vậy thực chất thiên hà cấu tạo ra sao chúng ta đã biết hay chưa? Có bao nhiêu loại thiên hà và chúng ta có thể quan sát thấy gì và kết luận được những gì về những điều quan sát được?
Dải sáng của thiên hà Milky Way mà chúng ta thường gọi là Ngân Hà, rất dễ nhìn thấy trên bầu trời mùa hè
Thiên hà là gì?
Thiên hà (galaxy) là một tập hợp lớn gồm các ngôi sao cùng các hành tinh, tiểu hành tinh ... của chúng, các đám bụi và khí liên kết với nhau trong một hệ thống chung bởi lực hấp dẫn.
Kích thước và khối lượng của thiên hà khá đa dạng. Các thiên hà lùn (dwarf galaxy) nhỏ nhất có đường kính chỉ vài nghìn năm ánh sáng và chứa khoảng vài hay vài chục triệu ngôi sao. Trong khi đó những thiên hà lớn nhất từng được biết tới có thể chứa hàng trăm nghìn tỷ ngôi sao, chẳng hạn thiên hà IC 1101 được ước tính có khoảng 100.000 tỷ sao. Các thiên hà lớn như vậy thường có đường kính vài trăm nghìn năm ánh sáng.
Trong thiên hà, ngoài các sao và các hệ hành tinh của chúng còn có những đám khí và bụi khổng lồ trong không gian giữa các sao. Một số đám khí bụi lớn là các vùng tạo sao trong thiên hà (thường phổ biến ở các thiên hà trẻ), nơi các ngôi sao ra đời từ lực hấp dẫn giữa bụi và khí.
Ở trung tâm của thiên hà, các nhà khoa học cho rằng tất cả đều có một lỗ đen với khối lượng rất lớn (hàng nghìn tới hàng triệu lần khối lượng của Mặt Trời) là trung tâm của lực hấp dẫn, các sao cùng khí và bụi đều chuyển động xung quanh lỗ đen trung tâm này.
Theo mô hình hiện đại, các thiên hà không chỉ gồm những đối tượng được tạo thành từ những dạng vật chất thông thường, mà còn có một lượng rất lớn khối lượng đến từ vật chất tối, loại vật chất tràn ngập trong môi trường giữa các sao.
Phân loại thiên hà
Cách phân loại thiên hà phổ biến nhất là phân loại dựa trên hình dạng của chúng. Về cơ bản, thiên hà được chia thành ba nhóm chính là thiên hà xoắn, thiên hà elip và thiên hà không định hình.
Thiên hà xoắn (Spiral Galaxy)
Tập hợp của sao, khí và bụi dưỡi dạng một đĩa xoắn lớn quay xung quanh một tâm chung. Các sao trong thiên hà này nằm rải trên các cánh tay xoắn (spiral arm). Trung tâm của thiên hà xoắn phồng to dày hơn hẳn các cánh tay, đó là nơi tập trung khí và bụi nhiều nhất trong thiên hà.
Thiên hà xoắn kí hiệu là S và được chia thành ba cấp là a, b và c dựa theo độ khép kín của các cánh tay. Sa là thiên hà xoắn với các cánh tay còn quấn chặt vào vùng trung tâm, chưa phân hóa thật rõ còn Sc là các cánh tay mở rộng nhất, xòe rộng ra không gian.
Thiên hà Andromeda (M31), thiên hà xoắn lớn gần Milky Way nhất, cách chúng ta khoảng 2,5 triệu năm ánh sáng và có thể được nhìn thấy bằng mắt thường hoặc qua các kính thiên văn nghiệp dư.
Một lượng lớn (khoảng hơn 60%) số thiên hà xoắn đã được biết tới có vùng phồng ở trung tâm có dạng thanh chứ không phải dạng cầu, chúng được thêm chữ B vào trong kí hiệu bên cạnh kí hiệu của thiên hà xoắn, trở thành các thiên hà SB (Barred-Spiral galaxy), và cũng được chia thành SBa, SBb, SBc (có cách chia còn mở rộng ra loại d nhưng hiện nay không được phổ biến).
Thiên hà Sculptor, một ví dụ của thiên hà loại SB
Milky Way, thiên hà của chúng ta cũng thuộc dạng này, nó là một thiên hà loại SBc
Đa số các thiên hà có kích thước cỡ Milky Way là các thiên hà xoắn, chúng là loại thiên hà phổ biến nhất trong phần vũ trụ đã được quan sát.
Thiên hà elip (elliptical galaxy)
Sao cùng khí và bụi tập hợp và liên kết thành một khối có dạng cầu dẹt (mặt cắt giống như hình elip), không có sự phân tán vật chất thành các cánh tay giống như thiên hà xoắn.
Thiên hà elip được kí hiệu là E và phân thành 8 cấp từ E0 đến E7 thể hiện mức độ thuôn dài của elip. E0 là thiên hà có hình dạng gần tròn nhất, càng đến các cấp sau elip càng thuôn dài.
Thiên hà loại này chiếm khoảng 15% số thiên hà đã được quan sát. Đặc biệt, hầu hết các thiên hà lớn nhất từng được quan sát thuộc loại thiên hà này, chúng hầu hết là các thiên hà già với ít vùng tạo sao. Tuy nhiên có một số thiên hà elip lớn lại được cho rằng được tạo thành từ những vụ va chạm và hợp nhất giữa các thiên hà.
IC 1101, một trong những thiên hà lớn nhất từng được quan sát
Một ví dụ điển hình của thiên hà loại này là IC 1101 như đã nêu trên, nó là một thiên hà elip loại E3.
Thiên hà thấu kính (lenticular galaxy)
Loại thiên hà trung gian giữa thiên hà elip và thiên hà xoắn. Chúng gồm nhiều sao già, có vùng trung tâm phồng to và đĩa gồm các sao trẻ phía ngoài nhưng không có sự xuất hiện hoặc sự xuất hiện không rõ nét các cánh tay xoắn.
Thiên hà Cartwheel, cách chúng ta khoảng 500 triệu năm ánh sáng, là một thiên hà thấu kính.
Thiên hà này được kí hiệu là S0 và chia dựa theo mật độ bụi hấp thụ ở đĩa chính thành S01, S02 và S03 hoặc SB01, SB02 và SB03 nếu vùng trung tâm có dạng thanh.
Thiên hà không định hình (irregular galaxy)
Thiên hà có hình dạng không xác đinh, không có điểm đặc biệt chung nào. Chúng thường có quá khứ là thiên hà xoắn hoặc thiên hà elip, bị biến dạng do va chạm hoặc do sự mất cân bằng của lực hấp dẫn.
Thiên hà loại này kí hiệu là Irr. Điển hình nhất có thể keertowis là hai thiên hà vệ tinh của Milky Way: Mây Magellan lớn (LMC) và Mây Magellan nhỏ (SMC)
Mây Magellan lớn (Large Magellanic Cloud/LMC), thiên hà không định hình vệ tinh của Milky Way
Ngoài cách phân chia theo hình dạng nêu trên, các thiên hà có khối lượng nhỏ, gồm chỉ khoảng vài tỷ sao hoặc ít hơn còn được gọi là các thiên hà lùn (dwarf galaxy). Mây Magellan lớn, thiên hà không định hình gần chúng ta chứa khoảng 30 tỷ sao đôi khi cũng được coi là một thiên hà lùn.
Hình dạng cơ bản để nhận diện các loại thiên hà theo cách phân chia nêu trên.
Quasar là gì?
Quasar là nguồn bức xạ vô tuyến được phát hiện lần đầu tiên vào đầu những năm 1960. Qua các thiết bị ghi nhận được, những nguồn này phát ra bức xạ điện từ ở cường độ rất cao và có độ dịch chuyển đỏ trong quang phổ rất lớn cho thấy chúng ở rất xa và đang dịch chuyển rất nhanh. Bản chất của những nguồn bức xạ này gây nhiều tranh cãi trong suốt mấy thập kỉ đầu tiên khi chúng được phát hiện. Ngày nay, khoa học đã xác định được nguồn gốc của quasar. Chúng là các thiên hà ở rất xa, hầu hết là trên 3 tỷ năm ánh sáng - điều đó cho thấy chúng phải ra đời ngay từ những giai đoạn sớm của vũ trụ, phát ra lượng năng lượng dưới dạng bức xạ mạnh khác thường do sự bồi tụ mạnh mẽ của vật chất vào lỗ đen siêu nặng ở trung tâm.
Tập hợp các thiên hà
Quần (hay cụm) thiên hà (cluster of galaxies) là tập hợp của hàng chục tới hàng nghìn thiên hà liên kết và ràng buộc chuyển động với nhau bởi lực hấp dẫn.
Một số cách phân loại chia ra các tập hợp nhỏ (dưới 50 thiên hà) lafcaaps dưới cuart quần/cụm và gọi là nhóm (group), tuy nhiên không có ranh giới cụ thể nào cho cách phân chia này.
Quần thiên hà chứa thiên hà Milky Way của chúng ta là một nhóm gồm hơn 50 thiên hà với nhiều kích thước khác nhau được gọi là Cụm thiên hà Địa phương (hay Cụm Địa phương/the Local Group). Trong Cụm Địa phương, thiên hà M31 (Andromeda) là thiên hà lớn nhất về kích thước, nhưng về khối lượng thì Milky Way là thiên hà nặng nhất. Cả hai thiên hà lớn này đều là các thiên hà xoắn.
Quần thiên hà lớn gần chúng ta nhất là quần thiên hà Virgo (Virgo cluster), với khoảng 1.500 thiên hà thành viên, nó nằm ở vị trí của chòm ao Virgo khi nhìn trên bầu trời. Đây cũng là trung tâm của siêu quần thiên hà Virgo.
Siêu quần thiên hà (supercluster) là tập hợp lớpn gồm nhiều quần, nhóm thiên hà và các thiên hà riêng rẽ, thường chứa nhiều nghìn thiên hà và hàng nghìn tới hàng chục nghìn tỷ sao, đường kính trải rộng hàng trăm nghìn năm ánh sáng.
Thiên hà Milky Way của chúng ta cùng Cụm Địa Phương chứa nó nằm trong siêu quần thiên hà Virgo (Virgo supercluster) - một tập hợp của hơn 100 quần hoặc nhóm thiên hà với đường kính hơn 100 triệu năm ánh sáng.
Mô phỏng tương quan kích thước giữa các qui mô từ Hệ Mặt Trời và các sao lân cận tới siêu quần thiên hà
Danh mục các thiên hà
Danh mục đầu tiên về các tinh vân có kèm số liệu đầy đủ được đưa ra bởi Charles Messier vào năm 1781, danh sách này gồm 110 tinh vân được đánh số theo thứ tự từ M1 - M110 (M=Messier), sau này, người ta xác định được một số trong số này không phải các tinh vân mà chính là các thiên hà, và một phát hiện nữa là M101 và M102 thực chất là 1. Tuy nhiên danh mục Messier vẫn được giữ nguyên giá trị sử dụng và ngày nay vẫn được áp dụng khá phổ biến.
Ngày nay, số thiên hà cũng như các cụm sao được phát hiện ngày càng nhiều nên tất nhiên cần có những danh mục khác. Hiện nay có khá nhiều danh mục được sử dụng để liệt kê các thiên hà, tinh vân và cụm sao, chẳng hạn như:
- IC: Index Catalogue
- NGC: New General Catatalogue
- UGC: Uppsala General Catalogue
- PGC: Principal Galaxies Catalogue
- DDO: David Dunlap Observatory (còn gọi là Catalogue of Dwarf Galaxies)
- ESO: European Southern Observatory
Trong đó danh mục NGC là chi tiết nhất và được sử dụng nhiều nhất ngày nay.
Độc giả có thể tham khảo danh mục tinh vân - thiên hà Messier qua bảng danh sách, số liệu và hình ảnh ở đây.
Danh sách các thiên hà trong Cụm Địa Phương
Viết lần đầu vào tháng 6 năm 2005 và đính chính lại vào năm 2013
Vui lòng ghi rõ tên tác giả và nguồn trích dẫn Thienvanvietnam.org khi bạn sử dụng bài viết này.
