Trong một thời gian, các nhà thiên văn học đã biết rằng sự va chạm hoặc sáp nhập giữa các thiên hà là một phần không thể thiếu trong quá trình tiến hóa vũ trụ. Ngoài việc khiến các thiên hà phát triển, những vụ sáp nhập này còn kích hoạt các vòng hình thành sao mới khi khí và bụi mới được bơm vào thiên hà. Trong tương lai, các nhà thiên văn học ước tính rằng Dải Ngân hà sẽ hợp nhất với Thiên hà Andromeda, cũng như Đám mây Magellan Nhỏ và Lớn trong thời gian này.
Theo kết quả mới mà các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Vật lý thiên văn tính toán (CCA) tại thành phố New York thu được, kết quả của sự hợp nhất cuối cùng của chúng ta với Đám mây Magellanic đã được cảm nhận. Theo kết quả được trình bày tại cuộc họp lần thứ 235 của Hiệp hội Thiên văn Hoa Kỳ trong tuần này, các ngôi sao hình thành ở vùng ngoại ô của thiên hà chúng ta có thể là kết quả của những thiên hà lùn này hợp nhất với chính chúng ta.
Trong quá trình thuyết trình diễn ra vào thứ 4 (8/1) tại Honolulu, nhóm nghiên cứu đã giải thích cách dữ liệu từ ESAlahoma Gaia đài quan sát đã tiết lộ sự tồn tại của một cụm sao trẻ ở vùng ngoại ô của vầng hào quang Milky Way. Cụm này đã được chỉ định là Price-Whelan 1 để vinh danh người lãnh đạo nhóm Adrian M. Price-Whelan (một nghiên cứu viên của CCA).
Điều đáng ngạc nhiên hơn nữa là thực tế là quang phổ thu được từ cụm sao cho thấy chúng có khả năng hình thành từ dòng khí phát ra từ một trong những nhánh của Đám mây Magellan Lớn. Phát hiện cho thấy dòng khí này kéo dài từ các thiên hà, được gọi là Dẫn đầu II, gần với Dải Ngân hà hơn đáng kể so với suy nghĩ trước đây (và cũng gần hơn khi va chạm với nó).
Chắc chắn, việc xác định các cụm sao trong thiên hà của chúng ta rất khó khăn vì các ngôi sao có thể xuất hiện trên cụm trên bầu trời, nhưng cách nhau rất xa trong thực tế. Ngoài ra, các ngôi sao có thể được nhìn thấy ở gần nhau tại một điểm nhưng sau đó thấy chúng di chuyển theo các hướng khác nhau. Việc xác định các ngôi sao nào được nhóm lại với nhau đòi hỏi các phép đo chính xác của các vị trí sao theo thời gian (hay còn gọi là chiêm tinh).
Đây là mục đích của Gaia Nhiệm vụ, đã thu thập dữ liệu về vị trí, khoảng cách và chuyển động thích hợp của khoảng 1,7 tỷ thiên thể kể từ năm 2013. Sử dụng bộ dữ liệu mới nhất được đưa ra bởi nhiệm vụ, Price-Whelan và các đồng nghiệp đã tìm kiếm bằng chứng về những ngôi sao trẻ rất xanh có những cụm di chuyển với chúng. Sau khi xác định một số, họ kết hợp chéo chúng để loại bỏ các cụm đã biết.
Cuối cùng, chỉ còn một người duy nhất: một cụm sao tương đối trẻ, khoảng 117 triệu năm tuổi và nằm ở vùng ngoại ô của dải Ngân hà. Như Price-Whelan đã giải thích:
Đây là một cụm sao khổng lồ - tổng cộng chưa đến vài nghìn - nhưng nó có ý nghĩa lớn vượt ra ngoài khu vực địa phương của Dải Ngân Hà. Nó thực sự rất xa. Nó xa hơn bất kỳ ngôi sao trẻ nào được biết đến trong Dải ngân hà, thường có trong đĩa. Vì vậy, ngay lập tức, tôi giống như, 'Holy hút thuốc, đây là gì?'
Vị trí cụm cụm đặt nó trong dải ngân hà trong dải ngân hà, khu vực bên ngoài của thiên hà chúng ta nằm ngoài vòng xoắn ốc. Mặc dù nó chứa phần lớn khối thiên hà của chúng ta, nhưng nó cũng tối hơn nhiều so với các nhánh xoắn ốc nơi có phần lớn các ngôi sao Dải Ngân hà. Cũng nằm trong khu vực này là một dòng khí được gọi là suối Magellanic Stream, tạo thành rìa ngoài cùng của SMC và LMC và tiến về dải Ngân hà.
Dòng suối này nghèo kim loại, không giống như những đám mây khí được tìm thấy ở ngoài khơi của Dải Ngân hà. Điều này cho phép David Nidever, một giáo sư trợ lý tại Đại học bang Montana và là đồng tác giả của nghiên cứu, xác định rằng cụm sao mới phát hiện có nguồn gốc từ vũ trụ. Bằng cách tiến hành phân tích hàm lượng kim loại của 27 ngôi sao sáng nhất trong cụm sao, ông thấy rằng tính kim loại của chúng tương tự như dòng Magellanic.
Dựa trên những phát hiện này, nhóm nghiên cứu đã kết luận rằng cụm được hình thành dưới dạng khí từ Suối Magellanic đi qua quầng sáng Milky Way. Kết hợp với lực hấp dẫn của thiên hà của chúng ta, đi qua quầng sáng đã tạo ra một lực kéo nén khí đến mức nó sụp đổ để tạo thành những ngôi sao mới. Theo thời gian, các ngôi sao di chuyển về phía trước dòng khí và gia nhập Dải Ngân hà bên ngoài.
Nghiên cứu về cụm sao này có thể có ý nghĩa quan trọng đối với sự hiểu biết của chúng ta về sự tiến hóa của thiên hà. Ví dụ, các nhà thiên văn học đã không thể hạn chế một cách hiệu quả khoảng cách giữa Dòng Magellanic và thiên hà của chúng ta cho đến bây giờ. Nhưng nhờ phát hiện ra cụm sao mới này, Price-Whelan và các đồng nghiệp của ông dự đoán rằng rìa của Magellanic Stream cách Ngân hà 90.000 năm ánh sáng.
Đó là khoảng một nửa khoảng cách đã được dự đoán trước đó. Ngoài ra, việc phát hiện ra các cụm ở vùng ngoại ô của Dải Ngân hà cũng có thể tiết lộ liệu các đám mây Magellan có va chạm với thiên hà của chúng ta trong quá khứ hay không. Đây là xu hướng rõ ràng khi các vụ sáp nhập được quan tâm: hai thiên thể không va chạm vào nhau, mà lướt qua nhau và trao đổi vật chất, cuối cùng hợp lại để tạo thành một vật thể duy nhất.
Như Nidever đã chỉ ra, các phát hiện của nhóm Team cũng là những nhà thiên văn học hàng đầu tinh chỉnh lý thuyết của họ về việc khi nào Đám mây Magellan Lớn sẽ hợp nhất với thiên hà của chúng ta:
Nếu một dòng Magellanic gần hơn, đặc biệt là nhánh dẫn đầu gần nhất với thiên hà của chúng ta, thì nó có khả năng được đưa vào Dải Ngân hà sớm hơn dự đoán của mô hình hiện tại. Cuối cùng, khí đó sẽ biến thành những ngôi sao mới trong đĩa Milky Way. Ngay bây giờ, thiên hà của chúng ta đang sử dụng hết khí nhanh hơn so với việc được bổ sung. Lượng khí tăng thêm này sẽ giúp chúng ta bổ sung hồ chứa đó và đảm bảo rằng thiên hà của chúng ta tiếp tục phát triển và hình thành những ngôi sao mới.
Nghiên cứu này là nghiên cứu mới nhất trong một loạt được thực hiện bởi Gaia sứ mệnh, đang cùng nhau thúc đẩy sự hiểu biết của chúng ta về cách thức thiên hà của chúng ta phát triển và sẽ tiếp tục thực hiện trong tương lai. Ban đầu dự định kết thúc vào năm 2018, Gaia nhiệm vụ đã được gia hạn và sẽ vẫn hoạt động cho đến năm 2022 (cấm các phần mở rộng tiếp theo).
Bản phát hành tiếp theo của Gaia dữ liệu lưu trữ (EDR3) sẽ diễn ra thành hai phần, với phần đầu tiên được phát hành vào quý 3 năm 2020 và phần thứ hai trong nửa cuối năm 2021. Việc phát hiện ra Price-Whelan 1 và phân tích quang phổ sao tiếp theo của nhóm là cả chủ đề của bài báo đã được xuất bản trong Tạp chí Vật lý thiên văn vào ngày 5 tháng 12 và ngày 16 tháng 12, tương ứng.
