Kể từ khi thiên văn học hiện đại ra đời, các nhà khoa học đã tìm cách xác định toàn bộ phạm vi của dải ngân hà và tìm hiểu thêm về cấu trúc, sự hình thành và tiến hóa của nó. Theo các lý thuyết hiện nay, người ta tin rằng Dải Ngân hà hình thành ngay sau Vụ nổ lớn (khoảng 13,51 tỷ năm trước). Đây là kết quả của các ngôi sao và cụm sao đầu tiên xuất hiện cùng nhau, cũng như sự tích tụ khí trực tiếp từ quầng thiên hà.
Kể từ đó, nhiều thiên hà được cho là đã hợp nhất với Dải Ngân hà, điều này đã kích hoạt sự hình thành của các ngôi sao mới. Nhưng theo một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà nghiên cứu Nhật Bản, thiên hà của chúng ta đã có một lịch sử hỗn loạn hơn so với suy nghĩ trước đây. Theo những phát hiện của họ, Dải Ngân hà đã trải qua một kỷ nguyên im lìm giữa hai thời kỳ hình thành sao kéo dài hàng tỷ năm, chết một cách hiệu quả trước khi sống lại.
Nghiên cứu của họ, có tên là Sự hình thành của các ngôi sao lân cận mặt trời trong hai thế hệ cách nhau 5 tỷ năm, gần đây đã xuất hiện trên tạp chí khoa học Thiên nhiên. Nghiên cứu được thực hiện bởi Masafumi Noguchi, một nhà thiên văn học từ Viện Thiên văn học tại Đại học Tohoku, Nhật Bản. Sử dụng một ý tưởng mới được gọi là bồi đắp dòng chảy lạnh của Nhật, Noguchi đã tính toán sự phát triển của Dải Ngân hà trong khoảng thời gian 10 tỷ năm.
Ý tưởng về sự tích tụ khí lạnh này lần đầu tiên được đề xuất bởi Avishai Dekel - Chủ tịch Vật lý lý thuyết Andre Aisenstadt tại Đại học Do Thái ở Jerusalem - và các đồng nghiệp của ông để giải thích cách các thiên hà tích tụ khí từ không gian xung quanh trong quá trình hình thành của chúng. Khái niệm về sự hình thành hai giai đoạn cũng đã được đề xuất trong quá khứ bởi Yuval Birnboim - một giảng viên cao cấp tại Đại học Do Thái - và các đồng nghiệp để giải thích cho sự hình thành của các thiên hà lớn hơn trong Vũ trụ của chúng ta.
Tuy nhiên, sau khi xây dựng mô hình Dải Ngân hà bằng cách sử dụng dữ liệu thành phần của các ngôi sao của nó, Noguchi kết luận rằng thiên hà của chúng ta cũng trải qua hai giai đoạn hình thành sao. Theo nghiên cứu của ông, lịch sử của Dải Ngân hà có thể được nhận ra bằng cách xem xét các thành phần nguyên tố của các ngôi sao của nó, là kết quả của thành phần của khí mà chúng được hình thành.
Khi nhìn vào các ngôi sao trong khu vực Mặt trời, nhiều cuộc khảo sát thiên văn đã lưu ý rằng có hai nhóm có thành phần hóa học khác nhau. Một loại giàu các nguyên tố như oxy, magiê và silicon (nguyên tố alpha) trong khi loại kia giàu sắt. Lý do cho sự phân đôi này là một bí ẩn lâu đời, nhưng mô hình Noguchi lược cung cấp một câu trả lời có thể.
Theo mô hình này, Dải Ngân hà bắt đầu khi các luồng khí lạnh tích tụ vào thiên hà và dẫn đến sự hình thành của thế hệ sao đầu tiên. Khí này chứa các nguyên tố alpha là kết quả của siêu tân tinh loại II tồn tại trong thời gian ngắn - nơi một ngôi sao trải qua sự sụp đổ lõi vào cuối vòng đời của nó và sau đó phát nổ - giải phóng các nguyên tố này vào môi trường liên thiên hà. Điều này dẫn đến thế hệ sao đầu tiên giàu các nguyên tố alpha.
Sau đó, khoảng 7 tỷ năm trước, sóng xung kích xuất hiện làm nóng khí đến nhiệt độ cao. Điều này khiến khí lạnh ngừng chảy vào thiên hà của chúng ta, khiến quá trình hình thành sao ngừng lại. Một khoảng thời gian hai tỷ năm ngủ đông tiếp tục trong thiên hà của chúng ta. Trong thời gian này, siêu tân tinh loại Ia tồn tại lâu dài - xuất hiện trong các hệ nhị phân nơi một sao lùn trắng dần dần hút vật liệu từ người bạn đồng hành của nó - đã bơm sắt vào khí liên ngân hà và thay đổi thành phần nguyên tố.
Theo thời gian, khí liên thiên hà bắt đầu nguội đi bằng cách phát ra bức xạ và bắt đầu chảy ngược trở lại thiên hà 5 tỷ năm trước. Điều này dẫn đến một thế hệ hình thành sao thứ hai, bao gồm Mặt trời của chúng ta, rất giàu chất sắt. Mặc dù sự hình thành hai giai đoạn đã gợi ý cho các thiên hà lớn hơn nhiều trong quá khứ, Noguchi đã có thể xác nhận rằng bức tranh tương tự áp dụng cho Dải Ngân hà của chúng ta.
Hơn nữa, các nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng điều tương tự có thể xảy ra đối với người hàng xóm gần nhất của Dải Ngân hà, thiên hà Andromeda. Nói tóm lại, mô hình Noguchi Village dự đoán rằng các thiên hà xoắn ốc khổng lồ trải qua một khoảng trống trong quá trình hình thành sao, trong khi các thiên hà nhỏ hơn tạo ra các ngôi sao liên tục.
Trong tương lai, các quan sát bằng kính viễn vọng thế hệ hiện tại và thế hệ tiếp theo có khả năng cung cấp thêm bằng chứng về hiện tượng này và cho chúng ta biết nhiều hơn về sự hình thành thiên hà. Từ đó, các nhà thiên văn học cũng sẽ có thể xây dựng các mô hình ngày càng chính xác về cách thức Vũ trụ của chúng ta phát triển theo thời gian.
