Hành trình từ hỗn loạn nghìn tỷ năm đến đĩa phẳng êm đềm
Trong suốt nhiều thập kỷ, các sách giáo khoa thiên văn học mặc định rằng đĩa dày của Dải Ngân Hà hình thành khi các thiên hà lùn va chạm và làm xáo trộn một đĩa mỏng yên ả có trước. Tuy nhiên, bức tranh về chiếc nôi vũ trụ vừa bị đảo ngược hoàn toàn: Dải Ngân Hà thực chất đã tiến hóa 'từ trên xuống dưới' (upside-down), chuyển hóa từ trạng thái hỗn loạn sang êm đềm theo thời gian tự nhiên.
Nhờ sự kết hợp của các danh mục trắc lượng học sao và quang phổ quy mô lớn như vệ tinh Gaia (Cơ quan Vũ trụ Châu Âu - ESA), APOGEE và LAMOST, các nhà 'khảo cổ học thiên hà' đã giải mã được chuyển động, thành phần hóa học và tuổi thọ của hàng triệu ngôi sao với độ chính xác chưa từng có.
Cơ chế tiến hóa 'từ dày đến mỏng'
Dấu tích từ các thế hệ sao cổ nhất—hình thành hơn 10 đến 12 tỷ năm trước—cho thấy chúng ra đời trong một hồ chứa khí phồng dày, nhiễu loạn với độ phân tán vận tốc cực cao. Lớp sao sơ khai này trải rộng hàng nghìn năm ánh sáng về cả hai phía của mặt phẳng thiên hà.
Trải qua hàng tỷ năm tiến hóa vũ trụ, các dòng khí dần tiêu tán động năng và hạ nhiệt, lắng đọng tự nhiên về phía mặt phẳng trung tâm (midplane). Quá trình này khiến các thế hệ sao trẻ hơn ngưng tụ trong những lớp đĩa ngày càng phẳng và mỏng. Điển hình là Mặt Trời của chúng ta, ra đời cách đây khoảng 4,6 tỷ năm, hiện nằm trọn trong một đĩa mỏng chỉ dày vài trăm năm ánh sáng.
Đặc biệt, sự tiến hóa 'từ dày đến mỏng' diễn ra đồng thời với quá trình mở rộng bán kính 'từ trong ra ngoài' (inside-out). Điều này chứng minh rằng chính động lực học khí nội tại—chứ không cần đến các vụ va chạm mãnh liệt từ bên ngoài—đã đóng vai trò chủ đạo định hình nên cấu trúc Dải Ngân Hà.
Tranh luận khoa học và giá trị của dữ liệu lớn
Phát hiện này cung cấp bằng chứng quan sát thực nghiệm củng cố cho các mô phỏng vũ trụ học hiện đại, chứng minh các thiên hà xoắn ốc có xu hướng tự làm dịu và tự làm phẳng khi khí nguội dần.
Dù vậy, giới nghiên cứu vẫn thận trọng. Theo thông tin hiện có, việc phân tách hoàn toàn giữa cơ chế khí tự lắng đọng và tác động nung nóng động học từ các vụ sáp nhập cổ xưa (như vụ va chạm với thiên hà Gaia-Sausage-Enceladus) vẫn là bài toán phức tạp. Bên cạnh đó, các phương pháp xác định tuổi sao khổng lồ đỏ và sao chuyển tiếp dãy chính hiện vẫn chịu sai số hệ thống từ 10% đến 20%, có thể làm mờ ranh giới chính xác giữa hai lớp đĩa.
Đối với cộng đồng nghiên cứu và giới công nghệ dữ liệu, bước tiến này khẳng định sức mạnh của thiên văn học dữ liệu lớn (big-data astronomy): thay vì chỉ ghi nhận những bức ảnh chụp nhanh tĩnh lặng, khoa học ngày nay đã có thể tua lại thước phim lịch sử kéo dài hơn 13 tỷ năm của vũ trụ.
— Bài viết này được tổng hợp và biên soạn bởi AI LUMINA từ các nguồn đã xác thực. Dữ liệu và thông tin dẫn nguồn từ: Phys.org.
