Bí mật về sự hình thành của các thiên hà xoắn ốc đã được tiết lộ

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Bạn có biết điều gì làm tôi ngạc nhiên nhất không? Thực tế là chúng ta coi thế giới xung quanh mình là điều hiển nhiên. Động vật, thực vật, các quy luật vật lý và không gian bị nhiều người coi là một thứ gì đó trần tục và nhàm chán đến mức họ phát minh ra thần tiên, ma, quái vật và các phép thuật phù thủy. Đồng ý, điều này thật tuyệt vời, bởi vì thực tế sự tồn tại của chúng ta là ma thuật.

Hãy nhìn những con hươu cao cổ giống nhau - làm thế nào mà những thứ với chiếc cổ dài như vậy lại ra đời? Còn thú mỏ vịt, echidnas, nhím và tất cả các loài động vật khác thì sao? Tôi nghĩ rằng bạn hiểu những gì tôi muốn nói. Đối với không gian cũng vậy. Sự thật về sự tồn tại của các hành tinh, các ngôi sao và các thiên hà chẳng phải là điều đáng kinh ngạc sao? Và thật tuyệt khi chúng ta có thể nghiên cứu chúng phải không? Vì vậy, thiên hà Milky Way (trong đó có Mặt trời và Trái đất của chúng ta) là một trong hàng tỷ thiên hà trong sự rộng lớn của Vũ trụ vô tận, nhưng chúng tôi đã tìm ra hình dạng của nó và hình dạng của hầu hết các thiên hà trong Vũ trụ có thể quan sát được. có. Trong bài viết này, bạn sẽ biết được điều gì đó tuyệt vời về thế giới chúng ta đang sống, cụ thể là tại sao một số thiên hà lại có hình xoắn ốc?

Một thiên hà là gì?

Trong không gian, mọi thứ đều được điều khiển bởi lực hấp dẫn. Nếu không có cô ấy, thì trong sự rộng lớn của sự giãn nở vô hạn - và ngay cả khi có gia tốc - Vũ trụ sẽ không có một thiên hà nào. Sau vụ nổ Big Bang, xảy ra cách đây 13,8 tỷ năm, vũ trụ tiếp tục giãn nở, nguội dần. Sau khi kết thúc thời kỳ đen tối - bắt đầu bằng sự ngưng tụ của khí trung hòa - các đám vật chất dần dần hình thành.

Thời kỳ Hắc ám là thời kỳ phát triển của Vũ trụ, trong đó các ngôi sao và bức xạ di tích đầu tiên được hình thành.

Trên thực tế, một thiên hà là một hệ thống có trọng lực lớn bao gồm các cụm vật chất, các ngôi sao, các đám mây khí và bụi, vật chất tối và các hành tinh. Hơn nữa, tất cả các vật thể trong thiên hà đều di chuyển so với tâm khối lượng chung - một lỗ đen siêu lớn nằm ở chính trung tâm của các thiên hà. Lạ nhỉ? Do đó, các nhà khoa học đang tiến sâu vào không gian, cố gắng tìm hiểu càng nhiều càng tốt về địa điểm bí ẩn này.

Bức xạ nền (hay bức xạ phông vi sóng vũ trụ) là bức xạ nhiệt lấp đầy vũ trụ một cách đồng đều. Người ta tin rằng bức xạ di tích có nguồn gốc từ kỷ nguyên sơ khai của Vũ trụ, tức là ngay sau Vụ nổ lớn.

Các thiên hà có hình dạng gì?

Bạn có thể ngạc nhiên, nhưng các nghiên cứu chi tiết về các thiên hà đã không bắt đầu cho đến những năm 1920. Trong khi các ngôi sao và hành tinh chưa bao giờ thiếu sự chú ý của con người, nhà khoa học lỗi lạc Edwin Hubble đã đặt nền móng cho ngành thiên văn học ngoài thiên hà. Ông đã chứng minh rằng nhiều tinh vân mà các nhà thiên văn quan sát được hóa ra là những thiên hà khác bao gồm vô số ngôi sao. Hubble đã nghiên cứu hơn một nghìn thiên hà và xác định khoảng cách đến một số trong số chúng. Hơn nữa, chính Edwin Hubble là người đầu tiên xác định ba loại thiên hà chính: xoắn ốc, hình elip và không đều. Hóa ra là các thiên hà xoắn ốc trong vũ trụ bao la phổ biến hơn những thiên hà khác. Chà, hơn một nửa số thiên hà là hình xoắn ốc, bao gồm cả Dải Ngân hà, thiên hà Andromeda và thiên hà Tam giác. Nhưng tại sao?

Từ trường là chìa khóa để làm sáng tỏ những bí ẩn của các thiên hà xoắn ốc

Các nhà khoa học vẫn còn bối rối bởi các thiên hà xoắn ốc và cách chúng hình thành, với những cánh tay đầy sao duyên dáng. Trên thực tế, thiên hà xoắn ốc là dạng biểu tượng của hầu hết các thiên hà trong vũ trụ. Trong nỗ lực tìm hiểu lý do tại sao, các nhà thiên văn học đang theo dõi chặt chẽ các thiên hà xoắn ốc khác với Dải Ngân hà. Các nhà khoa học gần đây đã quan sát thiên hà M77, còn được gọi là NGC 1068, sử dụng đài quan sát tầng bình lưu SOFIA cho thiên văn học hồng ngoại và trình bày kết quả của họ trong một nghiên cứu mới, sẽ sớm được công bố trên Tạp chí Vật lý Thiên văn.

Từ trường là một dạng vật chất đặc biệt mà thông qua đó, sự tương tác giữa các hạt mang điện chuyển động được thực hiện.

Theo các tác giả của công trình trong một thông cáo báo chí chính thức, từ trường đóng một vai trò lớn trong việc hình thành các thiên hà xoắn ốc như M77. Từ trường là vô hình, nhưng có thể ảnh hưởng đến sự tiến hóa của các thiên hà. Ngày nay, các nhà khoa học đã hiểu khá rõ về cách lực hấp dẫn ảnh hưởng đến các cấu trúc thiên hà, nhưng vai trò của từ trường trong các quá trình này vẫn còn được xem xét.

M77 là một thiên hà xoắn ốc cách Trái đất khoảng 47 triệu năm ánh sáng. Các nhà nghiên cứu kết luận rằng M77 có một hạt nhân thiên hà đang hoạt động, chứa một lỗ đen siêu lớn gấp đôi Nhân Mã A *, lỗ đen ở trung tâm của Dải Ngân hà. M77 có kích thước lớn hơn Dải Ngân hà: bán kính của nó vào khoảng 85.000 năm ánh sáng và bán kính của Dải Ngân hà là khoảng 53.000. Tuy nhiên, có khoảng 300 tỷ ngôi sao trong thiên hà M77, trong khi trong Dải Ngân hà có khoảng 250 tỷ lên đến 400. Các nhánh xoắn ốc của M77 chứa đầy các vùng hình thành sao cường độ cao, được gọi là các đốm sáng sao. Các đường sức từ bám sát các nhánh xoắn ốc, mặc dù chúng không thể được nhìn thấy bằng kính thiên văn thông thường. May mắn thay, SOFIA có thể làm được điều này, dẫn đến việc các nhà thiên văn học biết rằng sự tồn tại của từ trường hỗ trợ một lý thuyết được phổ biến rộng rãi giải thích cách các nhánh của các thiên hà xoắn ốc hình thành. Nó được gọi là "lý thuyết sóng mật độ".

Lý thuyết sóng mật độ được đề xuất vào những năm 1960 để giải thích cấu trúc xoắn ốc của các thiên hà xoắn ốc. Theo lý thuyết này, các nhánh của các thiên hà xoắn ốc không phải là hình thành vật chất, mà là các khu vực có mật độ gia tăng, về cơ bản giống như tắc đường.

Vì vậy, các nhánh thiên hà là phần có thể nhìn thấy được của bản thân các sóng mật độ, và các ngôi sao di chuyển vào và ra khỏi chúng. Do đó, các nhánh của các thiên hà xoắn ốc không phải là cấu trúc vĩnh viễn được tạo ra từ các ngôi sao, mặc dù chúng trông như vậy. Các quan sát với SOFIA đã chỉ ra rằng các đường sức từ trải dọc theo toàn bộ nhánh của thiên hà M77 ở khoảng cách 24.000 năm ánh sáng. Theo kết quả thu được, lực hấp dẫn đã giúp tạo ra hình dạng xoắn ốc của thiên hà, như nó vốn có, nén từ trường, do đó xác nhận lý thuyết về sóng mật độ. Không gian thuần túy điên cuồng, phải không?

Tuy nhiên, nghiên cứu này chỉ đề cập đến một thiên hà xoắn ốc, vì vậy các nhà thiên văn học vẫn còn rất nhiều việc phải làm trước mắt. Vẫn chưa biết vai trò của các đường sức từ trường trong cấu trúc của các thiên hà khác, kể cả những thiên hà sai lầm, nhưng mặc dù có rất nhiều câu hỏi, chúng ta đã học được rất nhiều về thế giới mà chúng ta đang sống và kiến thức này chỉ khơi gợi sự tò mò.