Trong gần một thế kỷ, các nhà thiên văn học đã hiểu rằng Vũ trụ đang ở trong tình trạng giãn nở. Đây là hệ quả của Thuyết tương đối rộng và tốc độ mở rộng của nó được gọi là Hằng số Hubble - được đặt theo tên của người đàn ông lần đầu tiên chú ý đến các hiện tượng. Tuy nhiên, các nhà thiên văn học cũng đã học được rằng với các cấu trúc quy mô lớn của Vũ trụ, các thiên hà và các cụm cũng đã di chuyển gần hơn và liên quan đến nhau.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà thiên văn học đã tìm cách theo dõi những chuyển động này đã diễn ra như thế nào trong quá trình lịch sử vũ trụ. Và nhờ vào nỗ lực của đội ngũ các nhà thiên văn học quốc tế, bản đồ chi tiết nhất cho đến nay về quỹ đạo của các thiên hà nằm trong Siêu sao Virgo đã được tạo ra. Bản đồ này bao gồm các chuyển động trong quá khứ của gần 1.400 thiên hà trong vòng 100 triệu năm ánh sáng, cho thấy khu vực vũ trụ của chúng ta đã thay đổi như thế nào.
Nghiên cứu chi tiết nghiên cứu của họ gần đây đã xuất hiện trong Tạp chí Vật lý thiên văn dưới tiêu đề Động lực hành động của siêu máy tính địa phương. Được dẫn dắt bởi Edward J. Shaya thuộc Đại học Maryland, nhóm nghiên cứu bao gồm các thành viên của Viện Thiên văn học UH, Viện Vật lý Racah ở Jerusalem và Viện Nghiên cứu Luật Cơ bản của Vũ trụ (IRFU) ở Paris.
Vì mục đích nghiên cứu của họ, nhóm nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu từ các cuộc khảo sát của CosmicFlows, một loạt ba nghiên cứu tính toán khoảng cách và tốc độ của các thiên hà lân cận trong khoảng thời gian từ 2011 đến 2016. Một số thành viên của nhóm nghiên cứu đã tham gia vào các cuộc khảo sát này. kết hợp với các ước tính trường khoảng cách và trọng lực khác để xây dựng một nghiên cứu dòng chảy lớn về Siêu sao Virgo.
Từ đó, họ đã có thể tạo ra các mô hình máy tính có biểu đồ chuyển động của gần 1.400 thiên hà trong vòng 100 triệu năm ánh sáng và trong suốt 13 tỷ năm (chỉ 800 triệu năm sau Vụ nổ lớn). Như Brent Tully, một nhà thiên văn học của Viện Thiên văn học UH và là đồng tác giả của nghiên cứu, đã giải thích trong một thông cáo báo chí của UH:
Lần đầu tiên, chúng ta không chỉ hình dung cấu trúc chi tiết của Siêu thiên hà địa phương mà còn thấy cấu trúc phát triển như thế nào trong lịch sử vũ trụ. Một sự tương tự là nghiên cứu về địa lý hiện tại của Trái đất từ sự chuyển động của kiến tạo mảng.
Những gì họ tìm thấy là các mô hình của họ phù hợp với vận tốc ngày nay, có nghĩa là các cấu trúc và tốc độ họ quan sát được trong các mô hình của họ phù hợp với những gì được quan sát từ các thiên hà trong thời đại ngày nay. Họ cũng xác định rằng trong khu vực không gian mà họ lập bản đồ, điểm thu hút hấp dẫn chính là Cụm Xử Nữ - nằm cách xa khoảng 50 triệu năm ánh sáng và chứa từ 1300 đến 2000 thiên hà.
Hơn nữa, nghiên cứu của họ chỉ ra rằng hơn một nghìn thiên hà đã rơi vào Cụm Xử Nữ trong 13 tỷ năm qua, trong khi tất cả các thiên hà trong vòng 40 triệu năm ánh sáng của cụm sao cuối cùng sẽ bị bắt giữ. Hiện tại, Dải Ngân hà nằm ngay bên ngoài khu vực chiếm giữ này, nhưng cả Dải Ngân hà và Thiên hà Andromeda đều được định sẵn để hợp nhất trong 4 tỷ năm tới.
Một khi họ làm như vậy, số phận của thiên hà khổng lồ thu được sẽ tương tự như các thiên hà còn lại trong khu vực nghiên cứu. Đây là một bước tiến khác từ nghiên cứu, nơi nhóm nghiên cứu xác định rằng những sự kiện sáp nhập này chỉ là một phần của một mô hình lớn hơn. Về cơ bản, trong khu vực không gian mà họ quan sát được, có hai mô hình dòng chảy bao trùm. Trong một bán cầu của khu vực này, tất cả các thiên hà - bao gồm cả Dải Ngân hà - đang hướng về một tấm phẳng duy nhất.
Đồng thời, mọi thiên hà trên toàn bộ thể tích không gian đang di chuyển về phía các lực hấp dẫn hấp dẫn nằm xa khu vực nghiên cứu. Họ xác định rằng các lực lượng bên ngoài này không ai khác chính là Siêu sao Centaurus - cụm gồm hàng trăm thiên hà, nằm cách chòm sao Centaurus khoảng 170 triệu năm ánh sáng - và Đại hấp dẫn.
Great Attractor nằm cách xa 150 triệu năm ánh sáng và là một khu vực bí ẩn không thể nhìn thấy vì vị trí của nó (ở phía đối diện dải Ngân hà). Tuy nhiên, trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã biết rằng thiên hà của chúng ta và các thiên hà khác gần đó đang di chuyển về phía nó. Vùng này cũng là cốt lõi của Siêu sao Laniakea, một khu vực trải dài hơn 500 triệu năm ánh sáng và chứa khoảng 100.000 thiên hà lớn.
Nói tóm lại, trong khi Vũ trụ đang ở trạng thái giãn nở, động lực của các thiên hà và cụm thiên hà cho thấy chúng vẫn bị hút vào các cấu trúc chặt chẽ hơn. Trong khu vực vũ trụ của chúng ta, điểm thu hút chính rõ ràng là Cụm Xử Nữ đang ảnh hưởng đến tất cả các thiên hà trong bán kính 40 triệu năm ánh sáng. Ngoài ra, đó là Siêu nhân Centaurus và Công cụ thu hút lớn (như một phần của Siêu sao Laniakea lớn hơn) đang kéo theo chuỗi của chúng tôi.
Bằng cách lập biểu đồ cho quá trình thu hút này đã diễn ra trong 13 tỷ năm qua, các nhà thiên văn học và vũ trụ học có thể thấy Vũ trụ của chúng ta đã phát triển như thế nào trong suốt phần lớn lịch sử của nó. Với thời gian và các thiết bị cải tiến có khả năng nhìn sâu hơn vào vũ trụ (như Kính viễn vọng Không gian James Webb), chúng tôi dự kiến sẽ có thể thăm dò sâu hơn về phía trước của vũ trụ.
Biểu đồ cách thức Vũ trụ của chúng ta thay đổi theo thời gian không chỉ xác nhận các mô hình vũ trụ của chúng ta và xác minh các lý thuyết chiếm ưu thế về cách vật chất hành xử trên quy mô lớn nhất (tức là Thuyết tương đối rộng). Nó cũng cho phép các nhà khoa học dự đoán tương lai của Vũ trụ của chúng ta với mức độ chắc chắn hợp lý, mô hình hóa cách các thiên hà và siêu sao cuối cùng sẽ kết hợp với nhau để tạo thành các cấu trúc thậm chí lớn hơn.
Nhóm nghiên cứu cũng tạo ra một video cho thấy kết quả nghiên cứu của họ, cũng như một mô hình tương tác cho phép người dùng của LỊCH kiểm tra khung tham chiếu từ nhiều điểm thuận lợi. Hãy chắc chắn xem video dưới đây và truy cập trang UH để truy cập mô hình tương tác của họ.
