Kiến Thức Phổ Thông

Tìm hiểu về Dải Ngân hà – Thiên hà Milky Way: Nơi Trái đất, Hệ Mặt Trời và hàng tỷ tỷ thiên thể khác đang trú ngụ

Dải Ngân hà Milky Way là gì?

Dải Ngân Hà là chính là ngôi nhà thiên hà của chúng ta trong vũ trụ. Nó là một thiên hà xoắn ốc khá điển hình với bốn cánh tay nằm trong đĩa, có ít nhất một móng (spur) và một cánh tay ngoài mới được phát hiện gần đây. Trung tâm của thiên hà nằm cách Trái Đất khoảng 26.000 năm ánh sáng, chứa ít nhất một lỗ đen siêu lớn (gọi là Sagittarius A *), và bị một thanh ngang cắt ngang qua.

Dải Ngân Hà bắt đầu được hình thành khoảng 12 tỷ năm trước và là một phần của một nhóm khoảng 50 thiên hà được gọi là Nhóm Địa phương. Thiên hà Tiên Nữ (Andromeda Galaxy) cũng như nhiều thiên hà nhỏ hơn là một phần của nhóm này, bao gồm cả những đám mây Magellanic. Bản thân Nhóm Địa Phương là một phần của một tập hợp các thiên hà lớn hơn được gọi là Siêu đám Xử Nữ.

Thông tin về Dải Ngân Hà

  • Loại: Thiên hà xoắn ốc có thanh ngang
  • Đường kính: 100.000 – 180.000 năm ánh sáng
  • Khoảng cách đến từ Mặt Trời tới tâm Ngân Hà: 27,000 năm ánh sáng
  • Khối lượng: 800 – 1500 M☉ (khối lượng Mặt Trời)
  • Tuổi: 13,6 tỷ năm
  • Số lượng sao: 100 – 400 tỷ
  • Chòm sao: Cung Thủ
  • Nhóm: Nhóm Địa Phương

Video Khoa học vũ trụ: Bí Ẩn Dải Ngân Hà

Địa điểm của Ngân hà

Khi người xưa nhìn lên bầu trời đêm, họ thấy một luồng ánh sáng rộn, như một dòng sông, trắng như sữa, hoặc trông như một con đường dẫn tới thiên đàng.  Thực tế, dòng ánh sáng đẹp mê hồn này chính là Dải Ngân hà và thứ mà họ quan sát được là một trong những “cánh tay” của nó.

Hiểu cấu trúc của Dải Ngân hà từ lâu đã là một thách thức. Hệ Mặt trời nằm ở rìa ngoài của một cánh tay trong một đĩa vật liệu, và không ai có thể nhìn xuyên qua trung tâm dày đặc ở phía bên kia.

Dải Ngân hà là một thiên hà xoắn ốc có rào chắn, có chiều dài khoảng 100.000 năm ánh sáng. Nếu bạn có thể nhìn xuống từ trên xuống, bạn sẽ thấy một chỗ phình ra ở giữa được bao quanh bởi bốn cánh tay xoắn ốc lớn bao quanh nó. Các thiên hà xoắn ốc chiếm khoảng hai phần ba số thiên hà trong vũ trụ.

Không giống như một thiên hà hình xoắn ốc thông thường, Dải Ngân Hà có các cánh tay, một trong số chúng được gọi là Orion, chứa Mặt trời và Hệ Mặt trời. Cánh tay Orion nằm giữa hai cánh tay chính là Perseus và Sagittarius.

Dải Ngân hà không ngồi yên mà liên tục quay. Cứ như vậy, những cánh tay chứa đầy các ngôi sao và hành tinh cũng đang di chuyển trong không gian. Do đó, Hệ Mặt trời di chuyển với tốc độ trung bình 828.000 km/giờ. Ngay cả với tốc độ nhanh như vậy, Hệ Mặt trời sẽ mất khoảng 230 triệu năm để di chuyển khắp dải Ngân hà.

Xoay quanh trung tâm của thiên hà, các nhánh xoắn ốc chứa một lượng lớn bụi và khí. Những cánh tay xoắn ốc này giữ khí và các ngôi sao tụ lại với nhau và di chuyển chậm hơn khi vào sâu bên trong hơn. Khi vật chất đi qua các nhánh xoắn ốc dày đặc, nó bị nén và điều này kích hoạt sự hình thành nhiều ngôi sao khác.

Những ngôi sao mới liên tục được hình thành trong đây. Những cánh tay này được chứa trong cái được gọi là đĩa của thiên hà. Nó chỉ dày khoảng 1.000 năm ánh sáng.

Trung tâm Dải Ngân Hà

Ở trung tâm của thiên hà là Vùng phình Thiên hà – hoặc Trái tim của Dải Ngân Hà, chứa đầy khí, bụi và sao. Sự phình ra là do lượng bụi và khí dày đặc bên trong nó.

Ẩn giấu bên trong trung tâm của Dải Ngân Hà là một lỗ đen quái dị, to gấp hàng tỷ lần mặt trời. Lỗ đen khổng lồ này có thể đã bắt đầu nhỏ hơn, nhưng nguồn cung cấp bụi và khí dồi dào cho phép nó tự chui vào và phát triển thành một phiên bản khổng lồ khác.

Lỗ đen tham lam sẽ tiêu hoá bất cứ ngôi sao nào xui xẻo đến gần nó. Mặc dù các lỗ đen không thể được quan sát trực tiếp (vì ánh sáng không thể thoát khỏi nó để đến các thấu kính viễn vọng), các nhà khoa học vẫn có thể thấy các hiệu ứng lực hấp dẫn, làm biến dạng đường đi của các vật chất xung quanh nó.

Hầu hết các thiên hà được cho là có một lỗ đen trong vùng trung tâm. Các phép đo gần đây ước tính Dải Ngân Hà nặng gấp 400 tỷ – 780 tỷ lần khối lượng mặt trời.

Thông tin thú vị về dải Ngân Hà

  • Dải Ngân Hà được sinh ra từ một loạt những khu vực dày đặc trong vũ trụ thuở sơ khai không bao lâu sau khi Vụ Nổ Lớn xảy ra. Các ngôi sao đầu tiên được tạo thành nằm trong các cụm sao cầu vẫn còn tồn tại. Chúng là một trong những ngôi sao cổ nhất được hình thành trong dải Ngân Hà.
  • Ngân Hà đã dần phát triển hơn bằng cách hợp nhất với các thiên hà khác qua thời gian. Nó hiện bây giờ vẫn đang thu hút các ngôi sao từ một thiên hà rất nhỏ có tên là Thiên hà hình cầu lùn Sagittarius, cũng như vật chất  từ những đám mây Magellanic.
  • Dải Ngân Hà di chuyển trong không gian với vận tốc khoảng 552 km/s (343 dặm mỗi giây) so với Bức xạ phông vi sóng vũ trụ (Cosmic Microwave Background).
  • Có một lỗ đen siêu lớn ở lõi trung tâm của dải Ngân Hà. Nó thường được gọi là Sagittarius A* và có khối lượng vào khoảng 4,3 triệu khối lượng Mặt Trời.
  • Các ngôi sao, khí và bụi của dải Ngân Hà quay quanh trung tâm với tốc độ khoảng 220 km/s. Tỷ lệ cố định này áp dụng cho tất cả các ngôi sao ở những khoảng cách khác nhau so với trung tâm để hàm ý chỉ ra sự tồn tại của một lớp vật chất tối bao quanh thiên hà của chúng ta.
  • Thiên hà của chúng ta sẽ va chạm với thiên hà Tiên Nữ trong khoảng 5 tỷ năm nữa. Một số nhà thiên văn học nói đến hai thiên hà của chúng ta như một hệ thống nhị phân của các thiên hà xoắn ốc khổng lồ.

Vũ trụ có bao nhiêu ngôi sao?

Trái đất của chúng ta nằm trong Dải Ngân Hà – một trong số hằng hà sa số các thiên hà trên vũ trụ. Một phần của Dải Ngân Hà có thể được nhìn thấy vào một đêm ít mây. Tổ tiên và ông bà hàng đời trước đã có thể nhìn thấy những ngôi sao trong Dải Ngân Hà, mặc dù lúc đó họ chưa có kính viênc vọng. Câu hỏi đặt ra là, có bao nhiêu ngôi sao trong Dải Ngân hà?

David Kornreich, một giáo sư trợ lý tại Đại học Ithaca ở New York, nói: “Đó là một câu hỏi khó trả lời đáng ngạc nhiên. Bạn không thể chỉ ngồi và đếm các ngôi sao trong một thiên hà”.

Ngay cả trong thiên hà Andromeda có kích thước lớn và tương đối gần Trái đất, cách xa 2,3 triệu năm ánh sáng – chúng ta chỉ có thể nhiều thấy những ngôi sao lớn nhất của nó, phần lớn các ngôi sao nhỏ hơn, hoặc khuất hơn không thể xuất hiện trong tầm ngắm của kính viễn vọng. Vì vậy, các nhà thiên văn sử dụng một số kỹ thuật ước tính dưới đây để tìm ra số lượng sao trong Dải Ngân Hà.

Phương pháp đếm sao trong Dải Ngân Hà

Các nhà thiên văn học ước tính số lượng ngôi sao trong một thiên hà bằng cách xác định khối lượng của thiên hà. Khối lượng được ước tính bằng cách nhìn vào quỹ đạo quay của thiên hà, cũng như quang phổ của nó. Từ đó chia cho khối lượng trung bình của các ngôi sao nhằm tìm ra số lượng thiên thể trong Dải Ngân Hà.

Tất cả các thiên hà đang di chuyển ra xa nhau và ánh sáng của chúng bị dịch chuyển sang phần ánh sáng đỏ trên dải quang phổ. Điều này được gọi là “dịch chuyển đỏ.” Tuy nhiên, trong một thiên hà đang quay, sẽ có một phần bị “chuyển hướng” nhiều hơn vì phần đó hơi di chuyển về phía Trái đất. Các nhà thiên văn học cũng phải biết độ nghiêng hoặc hướng của thiên hà là gì trước khi đưa ra ước tính, đôi khi chỉ đơn giản là một phỏng đoán.

Một kỹ thuật gọi là “quang phổ khe dài” thích hợp nhất để thực hiện công việc này. Ở đây, một vật thể kéo dài như thiên hà được nhìn qua một khe dài và ánh sáng bị khúc xạ khi sử dụng một thiết bị như lăng kính. Điều này phá vỡ màu sắc của các ngôi sao thành màu sắc của cầu vồng.

Một số trong những màu đó sẽ bị thiếu, hiển thị cùng một “mẫu” các phần bị thiếu như các thành phần nhất định của bảng tuần hoàn. Điều này cho phép các nhà thiên văn học tìm ra những yếu tố trong các ngôi sao. Mỗi loại ngôi sao có một dấu vân tay hóa học duy nhất sẽ xuất hiện trong kính viễn vọng. Đây là cơ sở cho các nhà thiên văn học trình tự OBAFGKM sử dụng để phân biệt giữa các loại sao.

Bất kỳ loại kính viễn vọng nào cũng có thể thực hiện phương pháp quang phổ này. Kornreich thường sử dụng kính viễn vọng 200 inch tại Đài thiên văn Palomar ở Viện Công nghệ California. Theo ông, sử dụng kính viễn vọng trên quỹ đạo là lý tưởng nhất, vì sự tán xạ xảy ra trong bầu khí quyển của Trái đất do ô nhiễm ánh sáng và cả từ các sự kiện tự nhiên có thể ảnh hưởng ít nhiều tới kết quả quan sát.

Rốt cuộc thì có bao nhiêu ngôi sao trong Dải ngân hà?

Vấn đề mấu chốt ở đây là phải đo lường được khối lượng của Dải Ngân Hà, và việc này thì thật không hề dễ dàng. Bằng cách sử dụng các phép ước lượng kỹ thuật cao, các nhà khoa học cho rằng Dải Ngân Hà của chúng ta có khối lượng đâu đó gấp 960 tỷ lần khối lượng Mặt trời. Mời bạn đọc bài viết sau để biết được phương pháp đo lường khối lượng của Dải Ngân Hà.

Khi khối lượng của một thiên hà được xác định, điều khó khăn khác là tìm ra khối lượng của các ngôi sao đó là bao nhiêu. Hầu hết khối lượng của một thiên hà được tạo thành từ vật chất tối, một loại vật chất không phát ra ánh sáng nhưng được cho là chiếm phần lớn khối lượng của vũ trụ. Và Dải Ngân Hà cũng không phải là ngoại lệ.

Với phần lớn “vật chất” còn lại trong thiên hà được tạo thành từ khí và bụi khuếch tán, Kornreich ước tính rằng khoảng 3% khối lượng của thiên hà sẽ được tạo thành từ các ngôi sao, nhưng điều đó có thể khác nhau. Hơn nữa, kích thước của các ngôi sao có thể thay đổi rất nhiều.

Trong một tính toán gần đây, các nhà khoa học đã ước lượng rằng Dải Ngân hà có khoảng 960 tỷ ngôi sao, với khối lượng mỗi sao tương ứng với một Mặt trời. Nhưng đây chỉ là một dự đoán, chúng ta cần thêm nhiều dữ liệu hơn để có được câu trả lời chính xác. Một vệ tinh khác chuẩn bị được Cơ quan Vũ trụ Châu Âu phóng lên nhằm lập bản đồ vị trí của 1 tỷ ngôi sao trong Dải Ngân Hà sẽ giúp chúng ta trả lời cho câu hỏi “Có bao nhiêu ngôi sao trong Dải Ngân Hà?”.

Tags
Back to top button