Kiến Thức Phổ Thông

Dải Ngân Hà lớn đến cỡ nào? Hành trình gian nan để “cân đong đo đếm” Thiên hà của chúng ta

Giới thiệu

Tránh xa ánh đèn thành phố, nhìn lên bầu trời đầy sao và bạn sẽ thấy một trong những kỳ quan của tạo hoá – những dải sao sáng lấp lánh tạo nên Dải Ngân Hà. Đây chính là nơi mà Trái đất và Hệ Mặt trời trú ngụ. Dải Ngân Hà đã được để ý từ hàng ngàn năm nay, nhưng những bí ẩn của nó vẫn chưa được khai phá nhiều.

Chẳng hạn, mặc dù đã có nhiều nỗ lực, các nhà thiên văn học vẫn chưa xác định chính xác Thiên hà của chúng ta nặng bao nhiêu, mà chỉ có thể ước tính khối lượng Dải Ngân Hà ở khoảng gấp 700 tỷ đến 2 nghìn tỷ lần so với Mặt trời của chúng ta.

Vấn đề khi “cân” Dải Ngân Hà

Đặt thiên hà lên bàn cân không phải là một chuyện dễ dàng. Một phần của vấn đề là phần lớn khối lượng của Thiên hà là vô hình. Cụ thể hơn, Vật chất tối, một loại chất liệu bí ẩn không phát ra bất kỳ loại ánh sáng nào, chiếm khoảng 85% Dải Ngân hà của chúng ta. Vì vậy, cộng tổng khối lượng các ngôi sao trong Dải Ngân Hà không đưa ra con số khối lượng chính xác.

Do đó, các nhà nghiên cứu thường nhìn vào quỹ đạo của một số thiên thể. Phương pháp này dựa trên các phương trình trọng lực bắt nguồn từ nhà Bác học Isaac Newton hơn 300 năm trước, cho ta biết rằng tốc độ và khoảng cách mà một vật thể nhỏ hơn xoay quanh một vật lớn hơn có liên quan đến khối lượng của vật thể lớn hơn.

Phương pháp đo lường khối lượng của Dải Ngân Hà

Một phương pháp, được sử dụng trong một nghiên cứu năm 2017 được công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn, là nhìn vào các thiên hà vệ tinh nhỏ cách xa hàng trăm ngàn năm ánh sáng đi xung quanh Dải Ngân hà, sau đó ước lượng khối lượng của chính Dải Ngân Hà. Việc này giống như chúng ta đã “cân” được khối lượng của các hành tinh quay quanh một ngôi sao.

Nhưng có một vấn đề với phương pháp này. Quỹ đạo của Dải Ngân Hà dài hàng tỷ năm ánh sáng, có nghĩa là sau hàng trăm năm, khoảng cách di chuyển cũng chẳng đáng là bao. Các nhà nghiên cứu không thể dễ dàng xác định tốc độ quỹ đạo của chúng.

Một phương pháp hơn vừa được công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn hồi tháng 6/2018. Các nhà khoa học đã sử dụng siêu máy tính để tạo ra mô hình mô phỏng của các vũ trụ ảo, có thể tái tạo nhiều khía cạnh của vũ trụ của chúng ta và cố gắng tìm ra câu trả lời cho câu hỏi “Dải Ngân Hà lớn đến cỡ nào?”.

Dải Ngân Hà lớn đến cỡ nào?

Khoảng 90.000 thiên hà vệ tinh mô phỏng này sau đó được so sánh với dữ liệu về chín thiên hà thực sự quay quanh Dải Ngân hà. Nhóm nghiên cứu đã chọn những thiên thể có đặc tính quỹ đạo phù hợp nhất với các thiên hà vệ tinh thực sự và xem xét khối lượng của thiên hà mô phỏng mà chúng đi xung quanh.

Điều này đã cho họ một ước tính khá tốt về khối lượng thực sự của thiên hà chúng ta, gấp 960 tỷ lần khối lượng Mặt trời. Nhóm nhà khoa học này cho hay kết quả này rất khả quan, nhưng vẫn còn nhiều sai lệch so với thực tế.

Họ cần phải kết hợp nhiều dữ liệu hơn, có thể sẽ đến từ vệ tinh Gaia của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu. Vệ tinh này gần đây đã cung cấp các phép đo cực kỳ tốt về tính chất quỹ đạo của 30 thiên hà lùn mờ quay quanh Dải Ngân hà. Sử dụng dữ liệu này cùng với các mô phỏng vũ trụ để tinh chỉnh phép đo trọng lượng, từ đó tìm ra được khối lượng của Dải Ngân Hà

Tags
Back to top button