Một nghệ sĩ Ấn tượng ấn tượng của hai thiên hà va chạm. Tín dụng hình ảnh: ESO Bấm để phóng to
Vật chất tối là một chất bí ẩn xuất hiện chiếm 25% khối lượng của Vũ trụ. Các nhà thiên văn học châu Âu đã đo lượng vật chất tối trong một số thiên hà và thấy rằng một phần lớn trong số chúng mất cân bằng; chuyển động bên trong của họ rất băn khoăn. Điều này có nghĩa là nhiều thiên hà - gần 40% - gần đây đã trải qua các vụ sáp nhập hoặc gần va chạm.
Nghiên cứu vài chục thiên hà xa xôi, một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế phát hiện ra rằng các thiên hà có cùng lượng vật chất tối so với các ngôi sao 6 tỷ năm trước như hiện tại. Nếu được xác nhận, điều này cho thấy sự tương tác gần gũi hơn nhiều giữa vật chất tối và bình thường so với trước đây. Các nhà khoa học cũng phát hiện ra rằng có tới 4 trên 10 thiên hà mất cân bằng. Những kết quả này đã làm sáng tỏ một cách mới về cách các thiên hà hình thành và phát triển vì Vũ trụ chỉ bằng một nửa tuổi hiện tại.
Francois Hammer, Đài thiên văn Paris, Pháp, và một trong những nhà lãnh đạo của nhóm cho biết, điều này có thể ám chỉ rằng sự va chạm và sáp nhập rất quan trọng trong quá trình hình thành và phát triển của các thiên hà.
Các nhà khoa học đã quan tâm đến việc tìm hiểu làm thế nào các thiên hà ở rất xa - do đó được nhìn thấy như khi chúng còn nhỏ hơn - phát triển thành những thiên hà gần đó. Cụ thể, họ muốn nghiên cứu tầm quan trọng của vật chất tối trong các thiên hà.
Vật chất tối, chiếm khoảng 25% vũ trụ, là một từ đơn giản để mô tả một cái gì đó mà chúng ta thực sự không thể hiểu được, ông Hector Flores, đồng lãnh đạo. Từ khi nhìn vào cách thiên hà quay, chúng ta biết rằng vật chất tối phải có mặt, vì nếu không thì những cấu trúc khổng lồ này sẽ tan biến.
Trong các thiên hà gần đó và trong Dải Ngân hà của chúng ta về vấn đề đó, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra rằng có tồn tại một mối quan hệ giữa lượng vật chất tối và các ngôi sao bình thường: cứ mỗi kg vật chất trong một ngôi sao thì có khoảng 30 kg vật chất tối. Nhưng liệu mối quan hệ này giữa vật chất tối và thông thường có còn tồn tại trong quá khứ Vũ trụ không?
Điều này đòi hỏi phải đo vận tốc ở các phần khác nhau của các thiên hà xa xôi, một thí nghiệm khá khó khăn: các phép đo trước đó thực sự không thể thăm dò các thiên hà này một cách chi tiết, vì chúng phải chọn một khe, tức là một hướng duy nhất, trên toàn thiên hà.
Mọi thứ đã thay đổi với sự sẵn có của máy quang phổ GIRAFFE đa đối tượng, hiện được lắp đặt trên Kính viễn vọng Đơn vị Kueyen 8.2 m của Kính viễn vọng rất lớn ESO của ESO tại Đài quan sát Paranal (Chile).
Trong một chế độ, được gọi là quang phổ 3-D của ngôi sao, hay trường tích hợp, có thể thu được quang phổ đồng thời của các khu vực nhỏ hơn của các vật thể mở rộng như thiên hà hoặc tinh vân. Đối với điều này, 15 bó sợi có thể triển khai, được gọi là Đơn vị trường tích phân (IFU), cf ESO PR 01/02, được sử dụng để thực hiện các phép đo tỉ mỉ của các thiên hà xa xôi. Mỗi IFU là một mảng thấu kính hai chiều cực nhỏ, hiện đại với khẩu độ 3 x 2 arcsec2 trên bầu trời. Nó giống như một con mắt côn trùng, với hai mươi thấu kính siêu nhỏ kết hợp với các sợi quang dẫn ánh sáng được ghi lại tại mỗi điểm trên trường tới khe vào của máy quang phổ.
Mathieu Puech, tác giả chính của ESO là công cụ duy nhất trên thế giới có thể phân tích đồng thời ánh sáng đến từ 15 thiên hà bao phủ một trường nhìn rộng gần như mặt trăng, ông Mathieu Puech, tác giả chính của một bài báo trình bày về các kết quả. Càng mọi thiên hà quan sát được trong chế độ này được chia thành các khu vực nhỏ hơn liên tục, nơi thu được quang phổ cùng một lúc.
Các nhà thiên văn học đã sử dụng GIRAFFE để đo các trường vận tốc của vài chục thiên hà xa xôi, dẫn đến một khám phá đáng ngạc nhiên rằng có tới 40% các thiên hà xa xôi bị mất cân bằng - các chuyển động bên trong của chúng bị xáo trộn - một dấu hiệu khả dĩ cho thấy chúng vẫn cho thấy hậu quả của sự va chạm giữa các thiên hà.
Khi họ chỉ giới hạn ở những thiên hà rõ ràng đã đạt đến trạng thái cân bằng, các nhà khoa học nhận thấy rằng mối quan hệ giữa vật chất tối và hàm lượng sao dường như không phát triển trong suốt 6 tỷ năm qua.
Nhờ độ phân giải quang phổ tinh tế, GIRAFFE cũng cho phép lần đầu tiên nghiên cứu sự phân bố khí như là một hàm của mật độ của nó trong các thiên hà xa xôi như vậy. Các kết quả ngoạn mục nhất cho thấy một luồng khí và năng lượng có thể được thúc đẩy bởi sự hình thành sao mãnh liệt trong thiên hà và một vùng khổng lồ của khí rất nóng (vùng HII) trong một thiên hà ở trạng thái cân bằng tạo ra nhiều ngôi sao.
Một kỹ thuật như vậy có thể được mở rộng để có được bản đồ của nhiều đặc điểm vật lý và hóa học của các thiên hà xa xôi, cho phép chúng ta nghiên cứu chi tiết cách chúng tập hợp khối lượng của chúng trong suốt cuộc đời của chúng, ông nói. Ở nhiều khía cạnh, GIRAFFE và chế độ trường đa tích hợp của nó mang đến cho chúng ta hương vị đầu tiên về những gì sẽ đạt được với các kính viễn vọng cực lớn trong tương lai.
Nguồn gốc: ESO News Release
