Các khoảng trống rộng lớn giữa các thiên hà có thể trải dài hàng triệu năm ánh sáng và có thể trông trống rỗng. Nhưng những không gian này thực sự chứa nhiều vật chất hơn chính các thiên hà.
"Nếu bạn lấy một mét khối, sẽ có ít hơn một nguyên tử trong đó", Michael Shull, nhà thiên văn học tại Đại học Colorado Boulder, nói với Live Science. "Nhưng khi bạn thêm tất cả lên, nó nằm ở khoảng từ 50 đến 80% của tất cả các vật chất thông thường ngoài kia."
Vì vậy, tất cả vấn đề này đến từ đâu? Và nó là gì?
Vấn đề giữa các thiên hà - thường được gọi là môi trường giữa các thiên hà, hay viết tắt là IGM - chủ yếu là hydro nóng, bị ion hóa (hydro bị mất electron) với các bit của các nguyên tố nặng hơn như carbon, oxy và silicon được ném vào. Chúng không phát sáng đủ để được nhìn thấy trực tiếp, các nhà khoa học biết rằng chúng ở đó vì chữ ký mà chúng để lại trên ánh sáng đi ngang qua.
Vào những năm 1960, các nhà thiên văn học lần đầu tiên phát hiện ra các quasar - các thiên hà cực kỳ sáng và hoạt động mạnh trong vũ trụ xa xôi - và ngay sau đó, họ nhận thấy rằng ánh sáng từ các quasar bị thiếu các mảnh. Những mảnh này đã bị hấp thụ bởi thứ gì đó ở giữa quasar và kính thiên văn của các nhà thiên văn học - đây là khí của IGM. Trong những thập kỷ kể từ đó, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra những mạng lưới và sợi khí khổng lồ và các nguyên tố nặng chứa chung nhiều vật chất hơn tất cả các thiên hà cộng lại. Một phần khí này có khả năng còn sót lại từ Vụ nổ lớn, nhưng các yếu tố nặng hơn gợi ý rằng một phần trong số đó đến từ ngôi sao cũ, được phun ra bởi các thiên hà.
Trong khi các khu vực xa xôi nhất của IGM sẽ bị cô lập vĩnh viễn với các thiên hà lân cận khi vũ trụ mở rộng, các khu vực "ngoại ô" hơn đóng vai trò quan trọng trong đời sống thiên hà. IGM dưới tác động của lực hấp dẫn của thiên hà tích tụ từ từ vào thiên hà với tốc độ khoảng một khối lượng mặt trời (bằng khối lượng mặt trời) mỗi năm, tương đương với tốc độ hình thành sao trong đĩa của Dải Ngân hà .
"IGM là khí nuôi dưỡng sự hình thành sao trong các thiên hà", Shull nói. "Nếu chúng ta vẫn không có khí rơi vào, bị trọng lực kéo vào, sự hình thành sao sẽ dần dần ngừng lại khi khí được sử dụng hết."
Để thăm dò IGM, các nhà thiên văn học cũng đã bắt đầu xem xét các vụ nổ vô tuyến nhanh đến từ các thiên hà xa xôi. Sử dụng cả kỹ thuật này và bằng cách kiểm tra ánh sáng chuẩn tinh, các nhà thiên văn học tiếp tục nghiên cứu các đặc tính của IGM để xác định nhiệt độ và mật độ khác nhau của nó.
"Bằng cách đo nhiệt độ của khí, bạn có thể có được manh mối về nguồn gốc của nó", Shull nói. "Nó cho phép chúng tôi biết làm thế nào nó được làm nóng và làm thế nào nó đạt được điều đó."
Mặc dù khí có sức lan tỏa giữa các thiên hà, nhưng đó không phải là thứ duy nhất ngoài đó; các nhà thiên văn học cũng đã tìm thấy các ngôi sao. Đôi khi được gọi là các ngôi sao liên thiên hà hoặc bất hảo, những ngôi sao này được cho là đã bị ném ra khỏi các thiên hà khi sinh ra bởi các lỗ đen hoặc va chạm với các thiên hà khác.
Trên thực tế, các ngôi sao chèo thuyền vào khoảng trống có thể khá phổ biến. Một nghiên cứu năm 2012 được công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn đã báo cáo hơn 650 ngôi sao này ở rìa Dải Ngân hà, và theo một số ước tính, có thể có hàng nghìn tỷ đồng ngoài kia.
"Kết quả của chúng tôi với Thí nghiệm nền hồng ngoại vũ trụ cho thấy rằng có đến một nửa ánh sáng từ các ngôi sao có nguồn gốc từ các ngôi sao bên ngoài các thiên hà, nhưng tôi sẽ nói rằng hiện tại không phải là một quan điểm được chấp nhận rộng rãi", Michael Zemcov, nhà thiên văn học tại Viện Rochester của Công nghệ đã công bố kết quả trong một bài báo năm 2014 trên tạp chí Science, nói với Live Science "là một câu hỏi mở".
