Hiểu được vũ trụ trở thành như thế nào là một trong những thách thức lớn hơn của việc trở thành nhà vật lý thiên văn. Với kích thước tuyệt đối có thể quan sát được (46,6 tỷ năm ánh sáng) và tuổi đáng kinh ngạc (13,8 tỷ năm), đây không phải là nhiệm vụ dễ dàng. Tuy nhiên, các quan sát, tính toán và mô phỏng máy tính đang diễn ra đã cho phép các nhà vật lý thiên văn học được rất nhiều về cách các thiên hà và các cấu trúc lớn hơn đã thay đổi theo thời gian.
Ví dụ, một nghiên cứu gần đây của một nhóm từ Đại học Kentucky (Anh) đã thách thức các quan niệm trước đây về cách thức thiên hà của chúng ta phát triển để trở thành những gì chúng ta thấy ngày nay. Dựa trên các quan sát được tạo ra từ đĩa sao Milky Way, trước đây được cho là trơn tru, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy bằng chứng về những gợn sóng không đối xứng. Điều này chỉ ra rằng trong quá khứ, thiên hà của chúng ta có thể đã được định hình bởi các tác động cổ xưa.
Nghiên cứu có tiêu đề Chụp cắt lớp dải ngân hà với các ngôi sao lùn K và M: Cấu trúc dọc của đĩa thiên hà, gần đây đã xuất hiện trong Tạp chí Vật lý thiên văn. Được dẫn dắt bởi Deborah Ferguson, tốt nghiệp Vương quốc Anh năm 2016, nhóm nghiên cứu bao gồm Giáo sư Susan Gardner - từ Đại học Khoa học và Nghệ thuật Vương quốc Anh - và Brian Yanny, nhà vật lý thiên văn từ Trung tâm Vật lý thiên văn Fermilab (FCPA).
Nghiên cứu này được phát triển từ luận án cao cấp của Ferguson, được giám sát bởi Giáo sư Gardner. Vào thời điểm đó, Ferguson đã tìm cách mở rộng nghiên cứu trước đây của Gardner và Yanny, họ cũng tìm cách hiểu được sự hiện diện của những gợn sóng trong đĩa sao thiên hà của chúng ta. Vì lợi ích của nghiên cứu mới này, nhóm nghiên cứu đã dựa vào dữ liệu thu được từ Kính viễn vọng 2.5m của Sloan Digital Survey Survey (SDSS), đặt tại Đài thiên văn Apache Point ở New Mexico.
Điều này cho phép nhóm nghiên cứu kiểm tra sự phân bố không gian của 3,6 triệu ngôi sao trong Dải Ngân hà, từ đó họ xác nhận sự hiện diện của những gợn sóng không đối xứng. Những người này, họ tuyên bố, có thể được hiểu là bằng chứng về các tác động cổ xưa của Dải Ngân hà - nói cách khác, những gợn sóng này là do thiên hà của chúng ta tiếp xúc với các thiên hà khác trong quá khứ.
Chúng có thể bao gồm một sự hợp nhất giữa Dải Ngân hà và thiên hà lùn Nhân Mã khoảng 0,85 tỷ năm trước, cũng như sự hợp nhất hiện tại của thiên hà của chúng ta với thiên hà lùn Canis Major. Như giáo sư Gardner đã giải thích trong một thông cáo báo chí gần đây của Vương quốc Anh:
Những tác động này được cho là của các kiến trúc sư ’kiến trúc sư của dải ngân hà trung tâm và các nhánh xoắn ốc. Giống như những gợn sóng trên mặt hồ phẳng lặng gợi ý sự đi qua của một chiếc thuyền tốc độ xa xôi, chúng tôi tìm kiếm sự khởi hành từ các đối xứng mà chúng ta mong đợi trong sự phân bố của các ngôi sao để tìm bằng chứng về các tác động cổ xưa. Chúng tôi đã tìm thấy bằng chứng sâu rộng cho việc phá vỡ tất cả các đối xứng này và do đó xây dựng trường hợp cho vai trò của các tác động cổ xưa trong việc hình thành cấu trúc của Dải Ngân hà của chúng tôi.
Như đã lưu ý, công trình trước đây của Gardner cũng chỉ ra rằng khi nói đến sự đối xứng của các ngôi sao ở phía bắc / phía nam trong đĩa Milky Way, có một gợn sóng dọc thẳng đứng. Nói cách khác, số lượng sao nằm phía trên hoặc bên dưới đĩa sao sẽ tăng từ một mẫu này sang mẫu tiếp theo mà chúng nhìn từ trung tâm của đĩa thiên hà. Nhưng nhờ dữ liệu gần đây nhất của SDSS, nhóm nghiên cứu đã có một mẫu lớn hơn nhiều để đưa ra kết luận của họ.
Và cuối cùng, những phát hiện này đã xác nhận những quan sát được thực hiện bởi Ferguson và Lally, đồng thời cũng đưa ra bằng chứng về sự bất đối xứng trong mặt phẳng của đĩa thiên hà. Như lời giải thích của ông
Có quyền truy cập vào hàng triệu ngôi sao từ SDSS cho phép chúng tôi nghiên cứu cấu trúc thiên hà theo một cách hoàn toàn mới bằng cách phá vỡ bầu trời thành các khu vực nhỏ hơn mà không mất số liệu thống kê. Thật đáng kinh ngạc khi xem dự án này phát triển và kết quả nổi lên khi chúng tôi vẽ ra mật độ sao và nhìn thấy các mô hình hấp dẫn trên dấu chân. Khi nhiều nghiên cứu đang được thực hiện trong lĩnh vực này, tôi rất vui khi thấy những gì chúng ta có thể tìm hiểu về cấu trúc của thiên hà của chúng ta và các lực giúp hình thành nên nó.
Hiểu cách thức thiên hà của chúng ta phát triển và vai trò cổ xưa đóng vai trò gì là điều cần thiết để hiểu toàn bộ lịch sử và sự phát triển của Vũ trụ. Và ngoài việc giúp chúng tôi xác nhận (hoặc cập nhật) các mô hình vũ trụ hiện tại của chúng tôi, các nghiên cứu như thế này cũng có thể cho chúng tôi biết nhiều về những gì nằm trong cửa hàng cho thiên hà của chúng tôi hàng tỷ năm kể từ bây giờ.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà thiên văn học đã có quan điểm rằng trong khoảng 4 tỷ năm nữa, Dải Ngân hà sẽ va chạm với Andromeda. Sự kiện này có thể sẽ có những hậu quả to lớn, dẫn đến sự hợp nhất của cả hai hố đen siêu lớn, thiên hà, va chạm sao và các ngôi sao bị đẩy ra. Mặc dù nhân loại nghi ngờ của nó sẽ xuất hiện trong sự kiện này, nhưng vẫn đáng để biết quá trình này sẽ định hình thiên hà của chúng ta và Vũ trụ địa phương như thế nào.
