Các nhà thiên văn học đã lần đầu tiên chỉ ra rằng ngay cả những thiên hà nhỏ nhất trong Vũ trụ cũng có cấu trúc phức tạp chỉ ra một lịch sử phức tạp. Sử dụng Kính thiên văn Subaru, một nhóm các nhà thiên văn học từ Đài quan sát thiên văn quốc gia Nhật Bản, Viện Vật lý ở Litva, Đại học Durham, Đài thiên văn Paris, Đại học Kyoto, Đài thiên văn Gunma và Đại học Tokyo đã phát hiện ra một vầng hào quang mở rộng của những ngôi sao có đường cắt sắc nét trong thiên hà bất thường lùn Leo A, thành viên của Nhóm thiên hà Địa phương bao gồm Dải Ngân hà. Phát hiện này thách thức các kịch bản hiện tại của sự hình thành thiên hà bằng cách chỉ ra rằng thay vì là sự bảo tồn của các khối xây dựng nguyên sơ kết hợp với nhau để tạo thành các thiên hà lớn hơn, các thiên hà lùn không đều có lịch sử xây dựng riêng.
Hiểu được sự hình thành và tiến hóa của thiên hà theo quy mô thời gian có thể so sánh với thời đại của Vũ trụ là một trong những thách thức lớn nhất của thiên văn học. Trong các kịch bản của vũ trụ học tiêu chuẩn (Chú thích 1), các thiên hà được xây dựng thông qua sự hợp nhất phân cấp: các dao động mật độ nguyên thủy nhỏ trong sự phân bố trơn tru của vật chất trong Vũ trụ sơ khai phát triển và kết hợp với nhau tạo thành các cấu trúc lớn hơn như Dải Ngân hà. Nhiều loại thiên hà nhất trong vũ trụ - các thiên hà không đều lùn (Lưu ý 2) - được cho là bảo tồn các thuộc tính của chúng không thay đổi trong hàng tỷ năm và đại diện cho các khối xây dựng nguyên thủy nguyên sơ. Đây là một lý do tại sao các nhà thiên văn học gần đây đã nghiên cứu các thiên hà không đều lùn rất quan tâm.
Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Nobuo Arimoto (Đài quan sát thiên văn quốc gia Nhật Bản) và Vladas Vansevicius (Viện Vật lý, Litva) đã nghiên cứu Leo A - một thiên hà lùn giàu khí cô lập và cực kỳ giàu có với chỉ 0,01% khối lượng của Dải Ngân hà và một nguyên tố hóa học có tỷ lệ thấp được tạo ra bởi các thế hệ sao trước đó. Những đặc điểm này cho thấy thiên hà này đã phát triển mà không có sự tương tác đáng kể với các thiên hà khác. Thiên hà này được cho là có cấu trúc khá đơn giản, trái ngược với các thiên hà đĩa lớn như Dải Ngân hà. Tuy nhiên, quan điểm này cần được thay đổi do hình ảnh sâu của các khu vực bên ngoài của thiên hà này bằng Kính viễn vọng Subaru.
Trước những quan sát này, Leo A đã được biết là có kích thước góc lớn (7 ′ x 5; Note 3) và Kính viễn vọng Subaru được trang bị Camera Prime Focus (Suprime-Cam) là một công cụ lý tưởng để nghiên cứu các ngôi sao tại giới hạn bên ngoài của thiên hà (Hình 1). Một lần phơi sáng với Suprime-Cam bao phủ trường nhìn 34 ′ x 27 (kích thước pixel 0 tựa .2 x 0 tựa .2) với độ nhạy cao. Nhóm nghiên cứu đã thu được hình ảnh quang học của thiên hà bất thường lùn Leo A với ba bộ lọc dải rộng vào tháng 11 năm 2001. Để theo dõi toàn bộ phạm vi của các ngôi sao cũ trong Leo A, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các ngôi sao nhánh đỏ (RGB) có độ phát triển thấp -mass sao với độ sáng rất cao và được kỳ vọng sẽ thể hiện tốt cấu trúc mở rộng của các thiên hà. Họ đã nghiên cứu bên trong một hình elip của trục bán chính a = 12 bao phủ hoàn toàn thiên hà và phát hiện 1394 ngôi sao RGB phân bố đối xứng và trơn tru trong trường này.
Hình 2 cho thấy cấu hình xuyên tâm của mật độ số bề mặt của các ngôi sao khổng lồ đỏ. Nhóm nghiên cứu đã tìm thấy cấu trúc đĩa lớn hơn đáng kể (với trục bán chính là 5,5 ′) so với trước đây (3,5). Hơn nữa, các quan sát sâu cho phép phát hiện ra một thành phần sao mới trong các thiên hà không đều lùn, mà nhóm nghiên cứu gọi là một vầng hào quang? (5,5′ - 7,5 ′), có độ dốc ít hơn về mật độ số sao RGB. Thành phần quầng kết thúc ở 8 ′ từ trung tâm thiên hà với sự cắt đứt sắc nét trong phân bố sao RGB. Sự tồn tại của cấu trúc quầng như vậy trong các thiên hà không đều lùn đã không được xác nhận trước những quan sát này.
Kích thước của Leo A được tiết lộ bởi những quan sát mới này lớn gấp đôi kích thước được chấp nhận trước đó của nó, cho thấy rằng ngay cả trong vũ trụ gần đó, chúng ta chỉ thấy các thiên hà chỉ là những mẹo của tảng băng trôi thực sự mở rộng gấp vài lần.
Quầng sáng mới được phát hiện với một vết cắt sao sắc nét và đĩa của thiên hà bất thường lùn Leo A gần giống với cấu trúc cũng như nội dung của sao và khí được tìm thấy trong các thiên hà đĩa lớn đầy đủ như Dải Ngân hà. Cấu trúc phức tạp của các thiên hà lớn có khối lượng lớn được cho là kết quả của sự hợp nhất của các thiên hà nhỏ hơn như các thiên hà lùn không đều. Tuy nhiên, nghiên cứu này cho thấy rõ ràng rằng thiên hà bất thường lùn Leo A đã có các thành phần đĩa và quầng, và gợi ý lịch sử xây dựng phức tạp cho các thiên hà có khối lượng rất thấp như Leo A, được cho là hình thành trực tiếp từ sự dao động mật độ nguyên thủy trong vũ trụ sơ khai (Lưu ý 1) và thách thức sự hiểu biết đương đại về sự tiến hóa của thiên hà. Giáo sư N. Arimoto và V. Vansevicius tin Leo A là một viên đá Rosetta? (Lưu ý 4) để hiểu quá trình hình thành và tiến hóa của thiên hà.
Bài báo khoa học về nghiên cứu này đã được chấp nhận để xuất bản vào ngày 20 tháng 8 năm 2004, Tạp chí Vật lý thiên văn (Tập 611, Số 2, L93).
Nguồn gốc: Subaru News phát hành
