TIẾN HóA THIêN Hà Là Gì?

Send

Vào một đêm trời quang, bạn có thể tạo ra dải Ngân hà trên bầu trời đêm. Trong nhiều thiên niên kỷ, các nhà thiên văn học đã nhìn nó một cách kinh ngạc, dần dần nhận ra rằng Mặt trời của chúng ta chỉ là một trong hàng tỷ ngôi sao trong thiên hà. Theo thời gian, khi các công cụ và phương pháp của chúng tôi được cải thiện, chúng tôi đã nhận ra rằng chính Dải Ngân hà chỉ là một trong hàng tỷ thiên hà tạo nên Vũ trụ.

Nhờ phát hiện ra Thuyết tương đối và tốc độ ánh sáng, chúng ta cũng đã hiểu rằng khi chúng ta nhìn xuyên không gian, chúng ta cũng đang nhìn lại thời gian. Khi nhìn thấy một vật thể cách xa 1 tỷ năm ánh sáng, chúng ta cũng đang thấy vật thể đó trông như thế nào 1 tỷ năm trước. Hiệu ứng máy thời gian của người Viking này đã cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu cách thức các thiên hà xuất hiện (tức là sự tiến hóa của thiên hà).

Quá trình các thiên hà hình thành và phát triển được đặc trưng bởi sự tăng trưởng ổn định theo thời gian, bắt đầu ngay sau Vụ nổ lớn. Quá trình này, và số phận cuối cùng của các thiên hà, vẫn là chủ đề của sự mê hoặc mãnh liệt, và vẫn còn đầy rẫy những chia sẻ bí ẩn.

Hình thành thiên hà:

Sự đồng thuận khoa học hiện nay là tất cả vật chất trong Vũ trụ đã được tạo ra khoảng 13,8 tỷ năm trước trong một sự kiện được gọi là Vụ nổ lớn. Tại thời điểm này, tất cả vật chất được nén lại thành một quả bóng rất nhỏ với mật độ vô hạn và sức nóng dữ dội gọi là Singularity. Đột nhiên, Singularity bắt đầu mở rộng và Vũ trụ như chúng ta biết đã bắt đầu.

Sau khi nhanh chóng mở rộng và làm mát, tất cả các vấn đề gần như thống nhất trong phân phối. Trong suốt vài tỷ năm sau đó, các khu vực vũ trụ dày đặc hơn một chút bắt đầu trở nên hấp dẫn lẫn nhau. Do đó, chúng ngày càng dày đặc hơn, tạo thành những đám mây khí và những khối vật chất lớn.

Những khối này trở thành các thiên hà nguyên thủy, khi các đám mây khí hydro trong các thiên hà nguyên sinh trải qua sự sụp đổ lực hấp dẫn để trở thành những ngôi sao đầu tiên. Một số vật thể ban đầu này nhỏ và trở thành những thiên hà lùn nhỏ, trong khi những vật thể khác lớn hơn nhiều và trở thành những hình dạng xoắn ốc quen thuộc, giống như Dải Ngân hà của chúng ta.

Sáp nhập thiên hà:

Sau khi hình thành, các thiên hà này đã tiến hóa cùng nhau trong các cấu trúc thiên hà lớn hơn được gọi là các nhóm, cụm và siêu đám. Theo thời gian, các thiên hà bị thu hút bởi lực hấp dẫn của chúng và va chạm vào nhau trong một loạt các vụ sáp nhập. Kết quả của những vụ sáp nhập này phụ thuộc vào khối lượng của các thiên hà trong vụ va chạm.

Các thiên hà nhỏ bị xé toạc bởi các thiên hà lớn hơn và được thêm vào khối lượng của các thiên hà lớn hơn. Dải Ngân hà của chúng ta gần đây đã nuốt chửng một vài thiên hà lùn, biến chúng thành những luồng sao quay quanh lõi thiên hà. Nhưng khi các thiên hà lớn có kích thước tương tự kết hợp với nhau, chúng trở thành các thiên hà hình elip khổng lồ.

Khi điều này xảy ra, cấu trúc xoắn ốc tinh tế bị mất và các thiên hà hợp nhất trở nên lớn và hình elip. Các thiên hà elip là một số thiên hà lớn nhất từng được quan sát. Một hậu quả khác của những vụ sáp nhập này là các lỗ đen siêu lớn (SMBH) tại trung tâm của chúng thậm chí còn lớn hơn.

Không phải tất cả các sự hợp nhất sẽ dẫn đến các thiên hà hình elip, làm phiền bạn. Nhưng tất cả các vụ sáp nhập đều dẫn đến sự thay đổi cấu trúc của các thiên hà được hợp nhất. Chẳng hạn, người ta tin rằng Dải Ngân hà đang trải qua một sự kiện sáp nhập nhỏ với Đám mây Magellanic gần đó; và trong những năm gần đây, người ta đã xác định rằng thiên hà lùn Canis Major đã hợp nhất với chính chúng ta.

Trong khi các vụ sáp nhập được coi là sự kiện bạo lực, các vụ va chạm thực tế không được dự kiến sẽ xảy ra giữa các hệ sao, với khoảng cách lớn giữa các ngôi sao. Tuy nhiên, việc sáp nhập có thể dẫn đến sóng xung kích hấp dẫn, có khả năng kích hoạt sự hình thành của các ngôi sao mới. Đây là những gì được dự đoán sẽ xảy ra khi thiên hà Milky Way của chúng ta hợp nhất với thiên hà Andromeda trong khoảng 4 tỷ năm nữa.

Cái chết thiên hà:

Cuối cùng, các thiên hà ngừng hình thành các ngôi sao một khi chúng làm cạn kiệt nguồn cung cấp khí lạnh và bụi. Khi nguồn cung hết, ngôi sao hình thành chậm lại trong hàng tỷ năm cho đến khi nó ngừng hoàn toàn. Tuy nhiên, các vụ sáp nhập đang diễn ra sẽ đảm bảo rằng các ngôi sao, khí và bụi mới được lắng đọng trong các thiên hà cũ, do đó kéo dài cuộc sống của chúng.

Hiện tại, người ta tin rằng thiên hà của chúng ta đã sử dụng hết phần lớn hydro và sự hình thành sao sẽ chậm lại cho đến khi nguồn cung bị cạn kiệt. Những ngôi sao như Mặt trời của chúng ta chỉ có thể tồn tại trong 10 tỷ năm hoặc lâu hơn; nhưng những sao lùn đỏ nhỏ nhất, mát nhất có thể tồn tại trong vài nghìn tỷ năm. Tuy nhiên, nhờ sự hiện diện của các thiên hà lùn và sự hợp nhất sắp xảy ra của chúng ta với Andromeda, thiên hà của chúng ta có thể tồn tại lâu hơn nữa.

Tuy nhiên, tất cả các thiên hà trong vùng lân cận của Vũ trụ này cuối cùng sẽ trở nên bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn với nhau và hợp nhất thành một thiên hà hình elip khổng lồ. Các nhà thiên văn học đã nhìn thấy các ví dụ về các loại thiên hà hóa thạch này, một trong số đó là Messier 49 - một thiên hà hình elip siêu lớn.

Những thiên hà này đã sử dụng hết lượng dự trữ khí hình thành sao và tất cả những gì còn lại là những ngôi sao tồn tại lâu hơn. Cuối cùng, qua những khoảng thời gian dài, những ngôi sao đó sẽ nháy mắt hết lần này đến lần khác, cho đến khi toàn bộ là nhiệt độ nền của Vũ trụ.

Sau khi thiên hà của chúng ta hợp nhất với Andromeda và tiếp tục hợp nhất với tất cả các thiên hà lân cận khác trong nhóm địa phương, chúng ta có thể hy vọng rằng nó cũng sẽ trải qua một số phận tương tự. Và như vậy, sự tiến hóa của thiên hà đã diễn ra trong hàng tỷ năm và nó sẽ tiếp tục xảy ra trong tương lai gần.

Chúng tôi đã viết nhiều bài viết về các thiên hà cho Tạp chí Vũ trụ. Ở đây, dải ngân hà là gì?, Dải ngân hà hình thành như thế nào?, Điều gì xảy ra khi các thiên hà va chạm?, Điều gì xảy ra khi các thiên hà chết?

Nếu bạn thích nhiều thông tin hơn về các thiên hà, hãy xem Tin tức về các thiên hà của Hubbleite, và tại đây Trang của NASA NASA Science Science về các thiên hà.

Chúng tôi cũng đã ghi lại một tập phim Thiên văn học về các thiên hà - Tập 97: Thiên hà.

Nguồn: