Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra những gợn sóng giống như ao trên đĩa khí của một thiên hà cổ đại.

Điều gì gây ra những gợn sóng này và chúng cho chúng ta biết điều gì về sự hình thành và tiến hóa của thiên hà xa xôi? Dù chuyện gì đã xảy ra, nó ảnh hưởng như thế nào đến thiên hà và chức năng chính của nó: sự hình thành sao?

Khám phá này liên quan đến thiên hà xoắn ốc lâu đời nhất được biết đến. Nó đã hơn 12 tỷ năm tuổi và được gọi là BRI 1335-0417. Là vòng xoắn ốc lâu đời nhất được biết đến, nó giữ một vị trí quan trọng trong nghiên cứu của chúng ta về cách các thiên hà hình thành và phát triển.

Theo các nhà khoa học, những gợn sóng trong đĩa BRI 1335-0417 tiết lộ mô hình phát triển của thiên hà. Các quan sát cho thấy chuyển động dao động theo phương thẳng đứng của đĩa giống như những gợn sóng trên mặt ao. Đây là lần đầu tiên hiện tượng này được quan sát thấy và những gợn sóng có thể giúp giải thích sự hình thành sao trong thiên hà.

Những quan sát này là một phần của nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia. Tìm kiếm có tiêu đề “Phát hiện sóng uốn đĩa trong thiên hà xoắn ốc có dịch chuyển đỏ 4.4.“Tác giả chính là Tiến sĩ Takafumi Tsukui, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Trường Nghiên cứu Thiên văn và Vật lý Thiên văn (RSAA) tại Đại học Quốc gia Úc.

BRI 1335-0417 được biết đến với tốc độ hình thành sao nhanh chóng. Chúng tạo thành các ngôi sao rộng rãi hơn các thiên hà hiện đại như Dải Ngân hà. Một số phép đo cho thấy nó hình thành sao nhanh hơn thiên hà của chúng ta hàng trăm lần. Bằng cách nào đó, khí được vận chuyển và biến thành sao hiệu quả hơn ở các thiên hà khác.

Các quan sát cho thấy các gợn sóng được thực hiện bằng ALMA, Mảng milimét/dưới milimét lớn Atacama. ALMA đặc biệt mạnh trong việc phát hiện khí và bụi, giúp nó nhìn thấy những gợn sóng. Các nhà nghiên cứu cho biết những gợn sóng là bằng chứng của một số loại ảnh hưởng bên ngoài, chẳng hạn như sự tương tác với một thiên hà khác hoặc có lẽ là khí đi vào. Cả hai hiệu ứng này đều có thể dẫn đến sự hình thành sao nhanh chóng và có thể giúp giải thích tại sao ngôi sao BRI 1335-0417 lại hình thành nhanh đến vậy.

Nhưng ALMA không chỉ tìm thấy những gợn sóng; Tôi cũng tìm thấy bằng chứng về một thanh trung tâm.

Các thanh trong các thiên hà xoắn ốc có thể thúc đẩy sự hình thành sao bằng cách hướng khí từ các cánh tay vào khu vực trung tâm của thiên hà và thúc đẩy sự hình thành sao ở đó. Quá trình tương tự cũng có thể được giải thích Hạt nhân thiên hà hoạt động.

“Một sợi có bán kính 3,3 +/- 0,2 kpc nối chuỗi xoắn hai nhánh đã được xác định trước đó có thể nhìn thấy rõ ràng ở cả hai. [C-II] Và [far infrared] Các nhà nghiên cứu viết trong bài báo của họ: “Những hình ảnh thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của thiên hà bằng cách hướng khí về phía hạt nhân”.

Các thanh trong thiên hà xoắn ốc là bình thường. Một nghiên cứu cho thấy Hơn một phần tư thiên hà xoắn ốc có thanh. Cả Dải Ngân hà và người hàng xóm gần nhất của chúng ta, Thiên hà Andromeda, đều là những thiên hà xoắn ốc bị ràng buộc. Các thanh này có thể tồn tại tạm thời và phân hủy theo thời gian, biến các thiên hà xoắn ốc có rào cản thành các thiên hà xoắn ốc đơn giản hơn. Các thanh này có thể chỉ tồn tại được khoảng hai tỷ năm. Chúng có thể mang tính chu kỳ, hình thành và phân hủy liên tục, điều này giúp giải thích tại sao lại có rất nhiều chúng được tìm thấy.

Một số tư duy thiên văn học vững chắc cho rằng sự hình thành thanh là hành động cuối cùng trong quá trình tiến hóa thiên hà.

“Sự hình thành của thanh này có thể là hành động quan trọng cuối cùng trong quá trình tiến hóa của một thiên hà xoắn ốc,” phát biểu của Kartik Sheth thuộc Trung tâm Khoa học Spitzer khi bình luận về nghiên cứu này vào năm 2008.

“Các thiên hà được cho là tự hình thành thông qua sự hợp nhất với các thiên hà khác. Sau khi ổn định, cách duy nhất để các thiên hà phát triển mạnh mẽ là thông qua hoạt động của các thanh.”

Nhưng các nhà thiên văn học chưa bao giờ tìm thấy một thanh nào trong một thiên hà sớm như vậy trong vũ trụ.

Một cơ chế khác được đề xuất về cách hình thành các thanh. “Thanh được chỉ định trong [C-II] Và [far infrared] “Hình ảnh của một đĩa thiên hà giàu khí gợi ý một góc nhìn mới về sự hình thành thanh khí sớm ở các thiên hà giàu khí có độ dịch chuyển đỏ cao—một đĩa giàu khí không ổn định về mặt hấp dẫn tạo ra một thanh khí hình thành sao, thay vì một thanh sao nổi lên từ một thiên hà trước đó.” – đĩa sao hiện có,” các tác giả viết.

Các tác giả giải thích: “Điều này có thể giải thích các cấu trúc dạng dải băng phổ biến trong ảnh FIR của các thiên hà có độ dịch chuyển đỏ cao dưới milimet”.

Việc tìm thấy những gợn sóng này – và dải ruy băng – trong thiên hà cổ xưa này buộc chúng ta phải suy nghĩ lại. Một đĩa khí trong thiên hà như thế này thường ổn định, do đó các gợn sóng cho thấy gần đây có điều gì đó đã xảy ra với đĩa.

Người ta không biết liệu nó đang tương tác với một thiên hà khác hay tương tác với một đám mây khí khổng lồ. Tuy nhiên, kết luận có vẻ tự nhiên đối với các tác giả. Họ viết: “Thật tự nhiên khi cho rằng sự tương tác như vậy cũng sẽ kích hoạt hoạt động hình thành sao ở mức độ cao”.

Các nhà thiên văn xác nhận rằng các thiên hà hình thành và phát triển thông qua việc hợp nhất với các thiên hà khác và với những đám mây khí khổng lồ. Những kết quả này không thách thức ý tưởng. Nhưng việc chú ý đến những gợn sóng đáng chú ý sẽ mang lại cho các nhà nghiên cứu một góc nhìn khác về cách thức hoạt động của tất cả.

Bài viết này ban đầu được xuất bản bởi Vũ trụ ngày nay. Đọc Bài báo gốc.