Tín dụng hình ảnh: Chandra
Một hình ảnh mới được chụp bởi Đài thiên văn Chandra X-Ray đã cung cấp một trong những góc nhìn tốt nhất về hai thiên hà tương tự như Dải Ngân hà của chúng ta giữa một vụ va chạm. Tất cả các thiên hà, bao gồm cả thiên hà của chúng ta, đã trải qua kiểu sáp nhập này trong quá khứ, vì vậy hình ảnh này giúp các nhà thiên văn hiểu làm thế nào Vũ trụ trở nên giống như ngày nay. Các thiên hà bắt đầu va chạm chậm 10 triệu năm trước và đã tạo ra các khu vực hình thành sao cực mạnh và cuối cùng có thể tạo ra một lỗ đen siêu lớn.
Đài quan sát tia X của NASA Chand Chandra đã cung cấp hình ảnh tia X tốt nhất từ hai thiên hà giống như dải Ngân hà ở giữa vụ va chạm trực diện. Vì tất cả các thiên hà - bao gồm cả thiên hà của chúng ta - có thể đã trải qua quá trình sáp nhập, điều này cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách thức vũ trụ trông giống như ngày nay.
Các nhà thiên văn học tin rằng sự hợp nhất khổng lồ trong thiên hà được gọi là Arp 220 đã kích hoạt sự hình thành một số lượng lớn các ngôi sao mới, gửi sóng xung kích ầm ầm qua không gian liên thiên hà và có thể dẫn đến sự hình thành một lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của tập đoàn mới ngân hà. Dữ liệu của Chandra cũng cho thấy rằng việc sáp nhập hai thiên hà này chỉ bắt đầu từ 10 triệu năm trước, một thời gian ngắn về mặt thiên văn học.
Quan sát của Chandra cho thấy mọi thứ thực sự bị rối tung khi hai thiên hà chạy vào nhau với tốc độ tối đa, ông David Clements thuộc Đại học Hoàng gia, London, một trong những thành viên của nhóm tham gia nghiên cứu cho biết. Sự kiện ảnh hưởng đến mọi thứ, từ sự hình thành các lỗ đen khổng lồ đến sự phân tán các nguyên tố nặng vào vũ trụ.
Arp 220 được coi là nguyên mẫu để hiểu được các điều kiện như thế nào trong vũ trụ sơ khai, khi các thiên hà khổng lồ và các lỗ đen siêu lớn có lẽ được hình thành do nhiều vụ va chạm thiên hà. Ở khoảng cách tương đối gần 250 triệu năm ánh sáng, Arp 220 là ví dụ gần nhất về thiên hà ánh sáng cực phát sáng, một thiên hà phát ra bức xạ nhiều gấp nghìn tỷ lần so với Mặt trời của chúng ta.
Hình ảnh Chandra cho thấy một khu vực trung tâm sáng sủa ở eo của một đám mây khí khổng lồ hình giờ bằng thủy tinh. Vội vã ra khỏi thiên hà tại hàng trăm ngàn dặm một giờ, các siêu nóng như hình thức một “siêu gió”, được cho là do hoạt động nổ được tạo ra bởi sự hình thành của hàng trăm triệu ngôi sao mới.
Xa hơn, trải dài khoảng 75.000 năm ánh sáng, là những thùy khí nóng khổng lồ có thể là tàn dư thiên hà bay vào không gian liên thiên hà do tác động sớm của vụ va chạm. Việc các thùy sẽ tiếp tục mở rộng vào không gian hay rơi trở lại vào Arp 220 vẫn chưa được biết.
Trung tâm của Arp 220 được đặc biệt quan tâm. Các quan sát của Chandra cho phép các nhà thiên văn học xác định chính xác nguồn tia X tại vị trí chính xác của hạt nhân của một trong những thiên hà trước khi sáp nhập. Một nguồn tia X mờ khác gần đó có thể trùng với hạt nhân của tàn dư thiên hà khác. Sản lượng năng lượng tia X của các nguồn giống như điểm này lớn hơn mong đợi đối với các lỗ đen sao được tích tụ từ các ngôi sao đồng hành. Các tác giả cho rằng những nguồn này có thể là do các lỗ đen siêu lớn tại trung tâm của các thiên hà hợp nhất.
Hai nguồn còn lại này tương đối yếu và cung cấp bằng chứng mạnh mẽ để hỗ trợ cho lý thuyết rằng độ sáng phi thường của Arp 220 - gấp khoảng một trăm lần so với thiên hà Milky Way của chúng ta - là do tốc độ hình thành sao nhanh và không hoạt động, lỗ đen siêu lớn ở trung tâm.
Tuy nhiên, trong vài trăm triệu năm nữa, cán cân sức mạnh này có thể thay đổi. Hai lỗ đen khổng lồ có thể hợp nhất để tạo ra một lỗ đen siêu lớn trung tâm. Sự sắp xếp mới này có thể khiến nhiều khí rơi vào lỗ đen trung tâm hơn, tạo ra một nguồn năng lượng bằng hoặc lớn hơn so với sự hình thành sao.
Jonathan McDowell của Trung tâm vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian, Cambridge, MA, một thành viên khác của nhóm nghiên cứu Arp 220.
Clements và McDowell đã được tham gia vào nghiên cứu này bởi một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đến từ Hoa Kỳ, Vương quốc Anh và Tây Ban Nha. Chandra đã quan sát Arp 220 vào ngày 24 tháng 6 năm 2000, trong khoảng 56.000 giây bằng cách sử dụng thiết bị đo quang phổ hình ảnh tiên tiến (ACIS).
ACIS được phát triển cho NASA bởi Đại học bang Pennsylvania, Đại học Park, PA và Viện Công nghệ Massachusetts, Cambridge, MA. Trung tâm bay không gian của NASA Marshall Marshall ở Huntsville, Ala., Quản lý chương trình Chandra và TRW, Inc., Redondo Beach, Calif., Là nhà thầu chính. Trung tâm X-quang Smithsonian từ Chandra kiểm soát các hoạt động khoa học và chuyến bay từ Cambridge, Mass.
