Ngày nay, chúng ta đã có những cái nhìn sâu sắc vào không gian hơn bao giờ hết. Tuy nhiên, khối lượng thiên hà của chính chúng ta vẫn là một trong số những câu hỏi cần lời đáp. Các nhà nghiên cứu thiên văn học của trường đại học Columbia đã phát triển một phương pháp mới giúp đưa ra các đặc tính vật lý của Milky Way một cách chính xác hơn.
Milky Way gồm khoảng 100 tỷ sao tạo thành một đĩa sáng khổng lồ có đường kính khoảng 100.000 tới 200.000 năm ánh sáng. Mặt Trời là một phần của cấu trúc này, vì thế, khi nhìn lên bầu trời, chúng ta đang nhìn thẳng vào đĩa sáng khổng lồ đó. Số lượng lớn các sao và phạm vi rộng lớn của bầu trời khiến cho việc đo lường lượng sao cơ bản của Milky Way là một điều khó khăn, cũng như tính toán khối lượng của nó.
Một nhóm các nhà khoa học, dẫn đầu bởi nhà nghiên cứu Andreas Kupper của trường đại học Columbia, đã sử dụng những sao bên ngoài đĩa này - những sao chuyển động quanh Milky Way như một dòng chảy liên tục, để đo lường khối lượng của Milky Way với độ chính xác cao.
Trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Vật lý Thiên văn, nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng những dòng này được tạo thành bởi sự phân rã các cụm sao cầu. Chúng ta có thể sử dụng điều này không chỉ để đo khối lượng thiên hà của chúng ta, mà nó còn được khai thác sử dụng như là thước đo để xác định vị trí của Mặt Trời trong Milky Way.
“Cụm sao cầu là những nhóm sao nhỏ gồm vài nghìn tới vài triệu sao được hình thành cùng nhau khi vũ trụ còn rất “trẻ” ”, Kupper cho biết.
“Chúng có quĩ đạo quanh Milky Way và từ từ phân rã trong suốt hàng tỷ năm, để lại một dấu vết độc nhất phía sau. Những dòng sao này khác biệt phần còn lại của các sao mà chúng ta thấy trên bầu trời, chúng đặc và rõ nét, giống như luồng khí để lại phía sau các máy bay nổi rõ lên giữa những đám mây bình thường”
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu từ Khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan, nó đã chụp lại bầu trời Bắc bán cầu trong khoảng 10 năm để tạo nên một danh mục đầy đủ các sao trên bầu trời.
Họ đã áp dụng các kỹ thuật mới vào các dòng sao. Những dòng này đc tạo thành bởi cụm sao cầu Paloma 5, được phát hiện vào năm 2001, ở phía trên đĩa của thiên hà. Eduardo Balbinot, đồng tác giả trong nghiên cứu hiện nay, từ đại học Surrey ở Anh , đã xem lại các dữ liệu Sloan và đã phát hiện mật độ dao động trong dòng của Paloma 5.
“Chúng tôi thấy sự dao động rất rõ và đều dọc theo dòng” Balbinot nói. “Biến động này không thể là ngẫu nhiên”
Đó là những dao động cho phép các nhà nghiên cứu đạt được độ chính xác chưa từng có trong các đo lường của họ. Bằng việc sử dụng siêu máy tính Yeti của đại học Columbia, họ đã tạo ra vài triệu mô hình các dòng của Milky Way.
Từ các mô hình này và từ sự so sánh dao động mẫu của các mô hình quan sát, họ đã có thể suy ra khối lượng của Milky Way trong bán kính khoảng 60.000 năm ánh sáng là gấp 210 tỷ lần khối lượng Mặt Trời với sai số không quá 20%. Đặc tính độc nhất của dao động mật độ giúp đáng kể việc loại trừ các mô hình quá nặng hoặc quá nhẹ của Milky Way.
“Một bước tiến quan trọng trong việc này là đã sử dụng nhiều các công cụ thống kê” Ana Bonaca, một đồng tác giả từ đại học Yale, giải thích. Cách tiếp cận chặt chẽ này giúp cho khối lượng của thiên hà Milky Way đạt được độ chính xác cao.
“Cách đo này đã được thử trước đây, với các dòng khác nhau, nhưng kết quả luôn khá mơ hồ” giáo sư Kathryn Johnston, đồng tác giả của nghiên cứu và là chủ tịch của khoa Thiên văn học của đại học Columbia cho biết thêm. “Phép đo mới của chúng tôi phá vỡ những hoài nghi, bằng cách khai thác các mô hình mật độ đặc biệt, những thứ được tạo nên bởi Paloma 5, cũng như chuyển động với quĩ đạo quanh Milky Way trong 11 tỷ năm qua”
Trong tương lai, các nhà nghiên cứu hướng đến sử dụng các cấu trúc như dòng Paloma 5 để có được độ chính xác cao hơn và tạo nên mô hình thực tế nhất về thiên hà Milky Way. Từ những cải thiện về độ chính xác, các nhà khoa học hi vọng sẽ tìm hiểu được sự hình thành và thành phần thiên hà của chúng ta, và để hiểu Milky Way so với các thiên hà khác trong vũ trụ thì như thế nào. Cho tới nay, các kết quả cho thấy rằng Milky Way là một thiên hà có kích thước không quá lớn cũng không quá nhỏ.
Ngọc Ánh (VACA)
Theo Space Daily
