Một nhóm các nhà vật lý thiên văn do Mireia Montes, nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý thiên văn Quần đảo Canary (IAC), dẫn đầu, đã phát hiện ra thiên hà lớn nhất và phổ biến nhất được ghi nhận cho đến nay. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Thiên văn học và vật lý thiên vănDữ liệu thu được từ Kính viễn vọng Gran Telescopio Canarias (GTC) và Kính viễn vọng Vô tuyến Green Bank (GBT) đã được sử dụng.

Nube là một thiên hà lùn gần như vô hình được phát hiện bởi một nhóm nghiên cứu quốc tế do Viện Vật lý thiên văn Quần đảo Canary (IAC) phối hợp với Đại học La Laguna (ULL) và các tổ chức khác dẫn đầu.

Cái tên này được gợi ý bởi cô con gái 5 tuổi của một trong những nhà nghiên cứu của nhóm, và là do hình dạng lan rộng của cơ thể. Độ sáng bề mặt của nó mờ nhạt đến mức nó không được chú ý trong nhiều cuộc khảo sát trước đây về phần bầu trời này, như thể nó là một bóng ma nào đó. Điều này là do các ngôi sao của nó trải rộng đến mức “Nube” (tiếng Tây Ban Nha có nghĩa là “đám mây”) gần như không thể phát hiện được.

Thiên hà mới được phát hiện này có một tập hợp các đặc tính cụ thể giúp phân biệt nó với các vật thể đã biết trước đó. Nhóm nghiên cứu ước tính rằng Nobi là một thiên hà lùn yếu hơn mười lần so với các thiên hà khác cùng loại nhưng cũng nặng gấp mười lần so với các vật thể khác chứa cùng số lượng sao. Để cho những ai biết chút ít về thiên văn học thấy điều này có ý nghĩa gì, thiên hà này có kích thước bằng khoảng một phần ba thiên hà dải Ngân HàNhưng khối lượng của nó tương tự như Đám mây Magellan Nhỏ.

Hình ảnh của Thiên hà Nubia qua các kính thiên văn khác nhau. Tín dụng: SDSS/GTC/IAC

Mireya Montes, tác giả đầu tiên của bài báo, nhà nghiên cứu tại IAC và ULL, giải thích: “Với kiến ​​thức hiện tại, chúng tôi không hiểu làm thế nào một thiên hà có những đặc tính cực đoan như vậy có thể tồn tại”.

Trong vài năm, Ignacio Trujillo, tác giả thứ hai của bài báo, đã thực hiện phân tích dựa trên hình ảnh SDSS (Khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan), một dải cụ thể của bầu trời, trong khuôn khổ dự án Legado del IAC Stripe 82. Trong một lần đánh giá dữ liệu, họ nhận thấy một mảng mờ trông đủ thú vị để thiết lập một dự án nghiên cứu.

Bước tiếp theo là sử dụng các hình ảnh nhiều màu, rất sâu từ Gran Telescopio Canarias (GTC), để xác nhận rằng bản vá này trong quá trình quét không phải là một loại lỗi nào đó mà là một vật thể rất phổ biến. Vì điểm yếu của mình nên rất khó xác định chính xác khoảng cách của Nobby. Sử dụng quan sát thu được bằng Kính viễn vọng Ngân hàng Xanh (GBT), ở Hoa Kỳ, các nhà nghiên cứu ước tính khoảng cách của Nobi là 300 triệu năm ánh sáng, mặc dù các quan sát sắp tới sử dụng kính viễn vọng vô tuyến Very Large Array (VLA) và Kính viễn vọng Quang học William Herschel. (WHT) tại Đài quan sát Roque de los Muchachos, La Palma, sẽ giúp họ chứng minh liệu khoảng cách này có đúng hay không. Ignacio Trujillo nhận xét: “Nếu thiên hà ở gần hơn, nó vẫn sẽ là một vật thể rất lạ và sẽ đặt ra những thách thức lớn cho vật lý thiên văn”.

Có thách thức nào khác đối với mô hình vật chất tối hiện tại không?

Nguyên tắc chung là các thiên hà có mật độ sao lớn hơn nhiều ở các vùng bên trong của chúng và mật độ này giảm nhanh chóng khi khoảng cách từ trung tâm ngày càng tăng. Tuy nhiên, Montes nói rằng ở Nobi, “mật độ của các sao thay đổi rất ít trong toàn bộ vật thể, đó là lý do tại sao nó rất mờ và chúng tôi không thể quan sát rõ nó cho đến khi thu được những hình ảnh rất sâu từ GTC”. “

Thiên hà Nubia. Hình vẽ là sự kết hợp giữa ảnh màu và ảnh đen trắng, dùng để chọn nền. Tín dụng: GTC/Mireya Montes

Người mới làm quen với các nhà thiên văn học bối rối. Ngay cái nhìn đầu tiênNhóm nghiên cứu giải thích rằng không có sự tương tác hay dấu hiệu nào khác về đặc tính kỳ lạ của nó. Mô phỏng vũ trụ không thể tái tạo các đặc tính “cực đoan” của nó, thậm chí dựa trên các kịch bản khác nhau. Montes giải thích: “Chúng ta không có lời giải thích khả thi nào trong mô hình vũ trụ được chấp nhận hiện nay, đó là mô hình vật chất tối lạnh”.

Mô hình vật chất tối lạnh có thể tái tạo các cấu trúc quy mô lớn trong vũ trụ, nhưng có những kịch bản quy mô nhỏ, chẳng hạn như của Nobby, mà nó không thể đưa ra câu trả lời hay. Chúng tôi đã chỉ ra rằng các mô hình lý thuyết khác nhau không thể tái tạo lại nó như thế nào, khiến nó trở thành một trong những trường hợp cực đoan nhất được biết đến cho đến nay. Montes nhận xét: “Có thể với thiên hà này và các thiên hà tương tự mà chúng ta tìm thấy, chúng ta có thể tìm thấy thêm bằng chứng sẽ mở ra một cánh cửa mới để hiểu biết về vũ trụ”.

Ignacio Trujillo nói: “Một khả năng hấp dẫn là những đặc tính bất thường của Nube cho chúng ta thấy rằng các hạt tạo nên vật chất tối có khối lượng rất nhỏ”. Nếu vậy, những đặc tính bất thường của thiên hà này sẽ đóng vai trò là bằng chứng cho những đặc tính của vật lý lượng tử, nhưng ở quy mô thiên hà. Ông kết luận: “Nếu giả thuyết này được xác nhận, nó sẽ là một trong những biểu hiện đẹp nhất của tự nhiên, hợp nhất thế giới của cái nhỏ hơn với thế giới của cái lớn hơn”.

Tham khảo: “Một thiên hà tối gần bằng khối lượng của Đám mây Magellan Nhỏ” của Mireya Montes, Ignacio Trujillo, Ananthan Karunakaran, Raul Infante-Saenz, Christine Speckens, Giulia Giulini, Michael Beasley, Maria Ciprian, Nocchia Ciampa, Mauro D'Onofrio, Lee Kelvin và Javier Roman, ngày 9 tháng 1 năm 2024, Thiên văn học và vật lý thiên văn.
doi: 10.1051/0004-6361/202347667