Từ thế kỷ 18, các nhà thiên văn học đã biết rằng Hệ Mặt trời của chúng ta được nhúng vào một đĩa sao và khí khổng lồ được gọi là Dải Ngân hà. Kể từ đó, những bộ óc khoa học vĩ đại nhất đã cố gắng đạt được các phép đo khoảng cách chính xác để xác định Dải Ngân hà lớn đến mức nào. Đây không phải là một nhiệm vụ dễ dàng, vì thực tế là chúng ta được nhúng vào đĩa galaxy của chúng ta có nghĩa là chúng ta không thể xem nó trực tiếp.
Nhưng nhờ một kỹ thuật được thử nghiệm theo thời gian gọi là thị sai lượng giác, một nhóm các nhà thiên văn học thuộc Viện Thiên văn vô tuyến Max Planck (MP IfR) ở Bon, Đức và Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian (CfA) gần đây đã có thể đo trực tiếp khoảng cách đến phía đối diện của dải ngân hà. Ngoài việc là một lịch sử đầu tiên, kỳ tích này đã tăng gần gấp đôi kỷ lục trước đó về các phép đo khoảng cách trong thiên hà của chúng ta.
Nghiên cứu mô tả thành tựu này, có tiêu đề Cấu trúc xoắn ốc ánh xạ ở phía xa của dải ngân hà, gần đây đã xuất hiện trên tạp chí Khoa học. Được dẫn dắt bởi Alberto Sanna, một nhà nghiên cứu từ Viện thiên văn vô tuyến Max Planck, nhóm nghiên cứu đã tham khảo dữ liệu từ Mảng đường cơ sở rất dài của Đài thiên văn vô tuyến quốc gia (VLBA) để xác định khoảng cách đến khu vực hình thành sao ở phía bên kia thiên hà của chúng ta .
Để làm điều này, nhóm nghiên cứu đã dựa vào một kỹ thuật lần đầu tiên được Freidrich Wilhelm Bessel áp dụng vào năm 1838 để đo khoảng cách đến ngôi sao 61 Cygni. Được gọi là thị sai lượng giác, kỹ thuật này bao gồm việc xem một vật thể từ các mặt đối diện của quỹ đạo Trái đất quanh Mặt trời, và sau đó đo góc của vật thể Thay đổi rõ ràng về vị trí. Theo cách này, các nhà thiên văn học có thể sử dụng lượng giác đơn giản để tính khoảng cách đến vật thể đó.
Nói tóm lại, góc đo càng nhỏ thì khoảng cách đến vật càng lớn. Các phép đo này được thực hiện bằng cách sử dụng dữ liệu từ Khảo sát di sản cấu trúc hình xoắn ốc (BeSSeL), được đặt tên để vinh danh Freidrich Wilhelm Bessel. Nhưng trong khi Bessel và những người cùng thời bị buộc phải đo thị sai bằng các dụng cụ cơ bản, thì VLBA có mười ăng ten đĩa được phân phối trên khắp Bắc Mỹ, Hawaii và Caribbean.
Với một mảng như vậy theo ý của mình, VLBA có khả năng đo thị sai với độ chính xác gấp một nghìn lần so với các phép đo được thực hiện bởi các nhà thiên văn học trong thời gian Bessel. Và thay vì bị giới hạn trong các hệ sao gần đó, VLBA có khả năng đo các góc cực nhỏ liên quan đến khoảng cách vũ trụ rộng lớn. Như Sanna đã giải thích trong một thông cáo báo chí MP IfR gần đây:
Sử dụng VLBA, giờ đây chúng ta có thể lập bản đồ chính xác toàn bộ phạm vi của Thiên hà của chúng ta. Hầu hết các ngôi sao và khí trong Thiên hà của chúng ta đều nằm trong khoảng cách mới được đo từ Mặt trời này. Với VLBA, giờ đây chúng tôi có khả năng đo đủ khoảng cách để theo dõi chính xác các nhánh xoắn ốc của Galaxy, và tìm hiểu hình dạng thật của chúng.
Các quan sát VLBA, được thực hiện vào năm 2014 và 2015, đã đo khoảng cách đến khu vực hình thành sao được gọi là G007.47 + 00.05. Giống như tất cả các khu vực hình thành sao, vùng này chứa các phân tử nước và metanol, hoạt động như các bộ khuếch đại tự nhiên của tín hiệu vô tuyến. Điều này dẫn đến các masers (tương đương với sóng vô tuyến của laser), một hiệu ứng làm cho các tín hiệu vô tuyến có vẻ sáng và dễ quan sát bằng kính viễn vọng vô tuyến.
Vùng đặc biệt này nằm cách Trái đất hơn 66.000 năm ánh sáng và ở phía đối diện với Dải Ngân hà, liên quan đến Hệ Mặt trời của chúng ta. Kỷ lục trước đây về phép đo thị sai là khoảng 36.000 năm ánh sáng, khoảng 11.000 năm ánh sáng xa hơn khoảng cách giữa Hệ Mặt trời và trung tâm thiên hà của chúng ta. Như Sanna đã giải thích, thành tựu này trong thiên văn học vô tuyến sẽ cho phép các cuộc khảo sát vươn xa hơn nhiều so với trước đây:
Hầu hết các ngôi sao và khí trong Thiên hà của chúng ta đều nằm trong khoảng cách mới được đo từ Mặt trời này. Với VLBA, giờ đây chúng tôi có khả năng đo đủ khoảng cách để theo dõi chính xác các nhánh xoắn ốc của Galaxy, và tìm hiểu hình dạng thật của chúng.
Hàng trăm khu vực hình thành sao tồn tại trong Dải Ngân hà. Nhưng như Karl Menten - một thành viên của MP IfR và là đồng tác giả của nghiên cứu - giải thích, nghiên cứu này rất có ý nghĩa vì vị trí của cái này. Vì vậy, chúng tôi có rất nhiều ‘mileposts để sử dụng cho dự án lập bản đồ của mình, ông nói. Nhưng điều này thật đặc biệt: Nhìn khắp dải ngân hà, qua trung tâm của nó, đi ra phía bên kia.
Trong những năm tới, Sanna và các đồng nghiệp hy vọng sẽ tiến hành các quan sát bổ sung về G007.47 + 00.05 và các khu vực hình thành sao xa xôi khác của Dải Ngân hà. Cuối cùng, mục tiêu là đạt được sự hiểu biết hoàn toàn về thiên hà của chúng ta, một điều chính xác đến mức các nhà khoa học cuối cùng sẽ có thể đặt ra các ràng buộc chính xác về kích thước, khối lượng và tổng số sao của nó.
Với các công cụ cần thiết hiện có trong tay, Sanna và nhóm của ông thậm chí còn ước tính rằng một bức tranh hoàn chỉnh về Dải Ngân hà có thể có sẵn trong khoảng mười năm nữa. Tưởng tượng rằng! Các thế hệ tương lai sẽ có thể nghiên cứu Dải Ngân hà một cách dễ dàng giống như một thế hệ nằm gần đó và họ có thể xem cạnh trên. Cuối cùng, tất cả những người nghệ sĩ ấn tượng về Dải Ngân hà của chúng ta sẽ được mở rộng!
