Mặc dù có hàng ngàn năm nghiên cứu và quan sát, nhưng có nhiều điều mà các nhà thiên văn học vẫn không biết về Dải Ngân hà. Hiện tại, các nhà thiên văn học ước tính rằng nó trải dài 100.000 đến 180.000 năm ánh sáng và bao gồm 100 đến 400 tỷ ngôi sao. Ngoài ra, trong nhiều thập kỷ, đã có những câu hỏi chưa được giải đáp về cách cấu trúc của thiên hà chúng ta phát triển trong quá trình hàng tỷ năm.
Ví dụ, các nhà thiên văn học từ lâu đã nghi ngờ rằng quầng thiên hà đến từ - các cấu trúc khổng lồ của các ngôi sao quay quanh và bên dưới đĩa phẳng của Dải Ngân hà - được hình thành từ các mảnh vỡ bị bỏ lại bởi các thiên hà nhỏ hơn được hợp nhất với Dải Ngân hà. Nhưng theo một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế, có vẻ như những ngôi sao này có thể có nguồn gốc từ Dải Ngân hà nhưng sau đó đã bị đuổi ra.
Nghiên cứu gần đây đã xuất hiện trên tạp chí Thiên nhiên dưới tiêu đề Hồi hai quá mức sao giống nhau về mặt hóa học ở hai phía đối diện với mặt phẳng của đĩa Thiên hà. Nghiên cứu được dẫn dắt bởi Margia Bergmann, một nhà nghiên cứu từ Viện Thiên văn học Max Planck, và bao gồm các thành viên từ Đại học Quốc gia Úc, Viện Công nghệ California và nhiều trường đại học.
Vì lợi ích của nghiên cứu của họ, nhóm nghiên cứu đã dựa vào dữ liệu từ W.M. Đài thiên văn Keck để xác định mô hình phong phú hóa học từ 14 ngôi sao nằm trong quầng thiên hà. Những ngôi sao này nằm trong hai cấu trúc quầng khác nhau - Triangulum-Andromeda (Tri-And) và A13 sao quá mức - có độ dài 14.000 năm ánh sáng trên và dưới đĩa Milky Way.
Như Bergemann đã giải thích trong thông cáo báo chí của Đài thiên văn Keck:
Các phân tích về sự phong phú hóa học là một thử nghiệm rất mạnh mẽ, cho phép, theo cách tương tự như kết hợp DNA, để xác định quần thể mẹ của ngôi sao. Các quần thể cha mẹ khác nhau, chẳng hạn như đĩa Milky Way hoặc quầng sáng, các thiên hà vệ tinh lùn hoặc cụm sao cầu, được biết là có thành phần hóa học hoàn toàn khác nhau. Vì vậy, một khi chúng ta biết những ngôi sao được tạo thành từ cái gì, chúng ta có thể liên kết chúng ngay lập tức với quần thể mẹ của chúng.
Nhóm nghiên cứu cũng thu được quang phổ từ một bổ sung sử dụng Kính thiên văn cực lớn (VLT) của Đài thiên văn Nam châu Âu ở Chile. Bằng cách so sánh thành phần hóa học của những ngôi sao này với những ngôi sao được tìm thấy trong các cấu trúc vũ trụ khác, các nhà khoa học nhận thấy rằng các thành phần hóa học gần như giống hệt nhau. Chúng không chỉ giống nhau trong và giữa các nhóm đang nghiên cứu, chúng còn kết hợp chặt chẽ với mô hình phong phú của các ngôi sao được tìm thấy trong đĩa ngoài Milky Way.
Từ đó, họ kết luận rằng những quần thể sao này trong Dải ngân hà được hình thành trong Dải Ngân hà, nhưng sau đó được chuyển đến các vị trí trên và dưới Đĩa Thiên hà. Hiện tượng này được gọi là sự trục xuất thiên hà của Hồi, nơi các cấu trúc bị đẩy ra khỏi mặt phẳng của Dải Ngân hà khi một thiên hà lùn khổng lồ đi qua đĩa thiên hà. Quá trình này gây ra các dao động đẩy các ngôi sao ra khỏi đĩa, trong đó thiên hà lùn đang di chuyển.
Sự dao động có thể được so sánh với sóng âm thanh trong một nhạc cụ, Bergemann nói thêm. Chúng tôi gọi đây là ’ringing trong thiên hà Milky Way, galactoseologyology, đã được dự đoán trên lý thuyết từ nhiều thập kỷ trước. Bây giờ chúng ta có bằng chứng rõ ràng nhất cho các dao động này trong đĩa galaxy của chúng ta thu được cho đến nay!
Những quan sát này đã được thực hiện nhờ Máy quang phổ Echelle độ phân giải cao (HiRES) trên Kính thiên văn Keck. Như Judy Cohen, Giáo sư Thiên văn học Kate Van Nuys tại Caltech và là đồng tác giả của nghiên cứu, đã giải thích:
Phần tử Thông lượng cao và độ phân giải phổ cao của HIRES rất quan trọng đối với sự thành công của các quan sát của các ngôi sao ở phần bên ngoài của Dải Ngân hà. Một yếu tố quan trọng khác là hoạt động trơn tru của Đài thiên văn Keck; chỉ điểm tốt và hoạt động trơn tru cho phép người ta có được quang phổ của nhiều ngôi sao chỉ trong vài đêm quan sát. Quang phổ trong nghiên cứu này thu được chỉ trong một đêm của thời gian Keck, cho thấy giá trị của một đêm có thể có giá trị như thế nào.
Những phát hiện này rất thú vị vì hai lý do. Một mặt, nó chứng minh rằng các ngôi sao quầng có khả năng bắt nguồn từ đĩa suy nghĩ Thiên hà - một phần trẻ hơn của Dải Ngân hà. Mặt khác, nó chứng minh rằng đĩa Milky Way và động lực học của nó phức tạp hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây. Như Allyson Sheffield của LaGuardia Community College / CUNY, và là đồng tác giả của bài báo, cho biết:
Chúng tôi đã chỉ ra rằng có thể khá phổ biến khi các nhóm sao trong đĩa được di chuyển đến các cõi xa hơn trong Dải Ngân hà - đã bị một thiên hà vệ tinh xâm chiếm. Các mô hình hóa học tương tự cũng có thể được tìm thấy trong các thiên hà khác, cho thấy tính phổ quát của thiên hà tiềm năng của quá trình động này.
Bước tiếp theo, các nhà thiên văn học có kế hoạch phân tích quang phổ của các ngôi sao bổ sung trong quá mức Tri-And và A13, cũng như các ngôi sao trong các cấu trúc sao khác ở xa đĩa. Họ cũng có kế hoạch xác định khối lượng và tuổi của những ngôi sao này để họ có thể hạn chế giới hạn thời gian khi việc trục xuất thiên hà này diễn ra.
Cuối cùng, có vẻ như một giả định lâu nay về tiến hóa thiên hà đã được cập nhật. Kết hợp với những nỗ lực liên tục để thăm dò hạt nhân của các thiên hà - để xem các Lỗ đen Siêu khối và sự hình thành sao của chúng có liên quan như thế nào - chúng ta dường như đang tiến gần hơn để hiểu cách thức Vũ trụ của chúng ta phát triển theo thời gian.
