Đối với chúng ta, bầu trời đêm có thể trông giống như những ngôi sao rơi vãi ngẫu nhiên, nhưng các nhà thiên văn học đang học được rằng ở một số vùng trong thiên hà của chúng ta, các ngôi sao đã tụ lại thành những đặc điểm giống với các vật thể trên Trái đất - suối, sóng, vòm và các rặng núi.
Hoạt động kiến tạo tạo ra một loạt các tính năng của Trái đất, nhưng các nhà khoa học không chắc chắn chính xác điều gì tạo ra những mô phỏng sao đó trong Dải Ngân hà. Bây giờ, các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm cho một thủ phạm, bao gồm các lực lượng đến từ bên ngoài thiên hà của chúng ta. Tuy nhiên, nghi phạm thực sự có thể chỉ là Dải Ngân hà.
Các nhà khoa học mô tả Dải Ngân hà như một thiên hà xoắn ốc, có hình dạng - về cơ bản có hình dạng giống như một quả trứng mặt trời, với sự phân bố của các ngôi sao. Nhưng ở quy mô nhỏ hơn, có rất nhiều chi tiết ẩn trong địa hình thiên hà này.
Kể từ năm 2013, một nhiệm vụ của Cơ quan Vũ trụ châu Âu có tên Gaia đã điều hành cuộc điều tra dân số về Dải ngân hà, với mục tiêu lập danh mục hơn 1 tỷ ngôi sao. Sử dụng dữ liệu mới được phát hành vào tháng 4 năm 2018 trên các phép đo chính xác về vị trí và chuyển động của các ngôi sao cho thêm 550 triệu vật thể, các nhà thiên văn học giờ đây có thể khám phá thiên hà với chiều hướng mới.
Trong khi những chuyến thám hiểm thiên hà này đã phát hiện ra địa hình mới, chẳng hạn như những rặng núi và vòm, các nhà khoa học đã không thể giải thích đầy đủ về cách các cấu trúc sao được hình thành. Một nhóm được dẫn dắt bởi các nhà thiên văn học tại Đại học Sydney, Úc, đã quyết định thử tái tạo trong các mô hình máy tính một số tính năng mà họ thấy trong các ngôi sao.
Các nhà nghiên cứu tập trung vào một loạt tám rặng núi trong Dải Ngân hà được xếp cạnh nhau như một dãy núi. Dữ liệu của Gaia cho thấy các đường vân, được kẹp vào nhau ở lớp giữa của dải Ngân hà, mỗi dải có các bộ sao độc đáo làm nổi bật đỉnh của chúng. Sử dụng dữ liệu từ một nhiệm vụ khác phân tích thành phần của các ngôi sao, họ nhận thấy rằng tất cả các ngôi sao đều có thành phần nguyên tố tương tự như mặt trời. Vì thành phần nguyên tố có thể gợi ý ở tuổi sao, điều này nói với họ rằng những ngôi sao trẻ này không bị phân tán nhiều như những ngôi sao già, điều này giúp hiểu được các đường vân hình thành như thế nào.
Các lý thuyết về cách các đường vân như vậy và các tính năng khác được tạo thành hai loại: bên trong và bên ngoài. Một số lý thuyết đề xuất rằng các cơ chế thiên hà bên trong là chìa khóa để hình thành địa lý thiên hà. Chẳng hạn, các tương tác hấp dẫn có thể tạo ra các sóng cộng hưởng tạo ra các khối vật chất lớn hơn từ các hạt nhỏ hơn. Ngoài ra, ma sát giữa các ngôi sao, khí và bụi trong thiên hà có thể dẫn đến việc tạo ra các đặc điểm địa hình này, giống như quần áo trong máy giặt bị vướng vào nhau khi chúng di chuyển qua nhau trong quá trình làm sạch. Các giả thuyết khác đề xuất rằng một số đặc điểm bên ngoài di chuyển qua thiên hà, giống như một thiên hà lùn nhỏ khác, và đó là những gì làm nhăn các ngôi sao. (Để hình dung lý thuyết này, hãy tưởng tượng việc kéo chân bạn trong khi băng qua một tấm thảm, khiến nó bị gập lại.)
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng mô phỏng máy tính của các quy trình bên trong và bên ngoài này để xem liệu phân phối của các ngôi sao có thể được tái tạo trong các điều kiện khác nhau hay không. Họ phát hiện ra rằng các đường vân phù hợp chặt chẽ hơn với những đường được tạo ra ở các khu vực bị cô lập thông qua một quá trình bên trong gọi là pha pha, trong đó các nhóm sao dần dần trộn lẫn nhau, như rượu rum và than cốc được khuấy trong một ly cocktail, do sự biến đổi của các nhánh xoắn ốc theo thời gian . Hơn nữa, sự hiện diện của các ngôi sao trẻ, những người không có nhiều thời gian để phân tán như các ngôi sao lớn tuổi hơn, trong các rặng núi cũng cho thấy một lực lượng gần đó là nguồn cho các tính năng. Trong các mô phỏng của các khu vực bị thiên hà đi qua hấp dẫn, kết quả cho thấy các đường vân cao hơn nhiều so với các khu vực được nhìn thấy trong Dải Ngân hà.
Vì vậy, chiều cao của các đường vân "có thể là một cách để phân biệt giữa các quá trình bên trong và bên ngoài", Shourya Khanna, nhà thiên văn học tại Đại học Sydney và là tác giả chính của bài báo mới cho biết.
Vẫn còn một số hạn chế. Các nhà nghiên cứu vẫn chưa mô hình hóa khí trong mô phỏng của họ, điều này có thể ảnh hưởng đến kết quả. Nghiên cứu đã tìm thấy bằng chứng cho thấy một thiên hà gần đó đã từng đi qua Dải Ngân hà. Nó có thể là loại tương tác bên ngoài có xu hướng tạo ra các luồng sao, trong khi các quá trình bên trong - như pha pha - chịu trách nhiệm nhiều hơn cho các đường vân, nghiên cứu cho thấy. Với nhiều ngôi sao còn lại để phân loại, Gaia có thể vẫn cung cấp cho các nhà thiên văn học nhiều manh mối hơn về các lực định hình địa lý tuyệt đẹp của thiên hà chúng ta.
"Khu vực của thiên hà nơi chúng ta hiện có rất nhiều thông tin khá gần mặt trời, nhưng các bản phát hành Gaia sắp tới sẽ mở rộng quy mô của khu vực", Alice Quillen, nhà thiên văn học tại Đại học Rochester, người không tham gia vào học.
Các nhà khoa học đã công bố phát hiện của họ trực tuyến trên tạp chí arXiv, và đã gửi chúng để công bố trên tạp chí Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia.
