Các nhà thiên văn nghiên cứu dữ liệu thử nghiệm của Đài quan sát Vera C. Rubin đã phát hiện “Aquarius IV”. Nó được cho là một thiên hà vệ tinh hoàn toàn mới của Milky Way, nằm cách chúng ta 350.000 năm ánh sáng.
Trong một trong những phát hiện lớn đầu tiên của Đài quan sát Vera C. Rubin ở Chile, các nhà khoa học đã phát hiện một thiên hà chưa từng được biết đến trước đây có quỹ đạo quanh Milky Way. Được mô tả trong một nghiên cứu chưa qua bình duyệt, thiên hà có tên Aquarius IV này là một trong những thiên hà vệ tinh nhẹ nhất, mờ nhất và xa nhất từng được quan sát.
Cụm sao cổ xưa mờ nhạt này được phát hiện ở vùng ngoài cùng của Milky Way trong dữ liệu thử nghiệm ban đầu từ Đài quan sát Rubin. Điều này cho thấy năng lực ấn tượng của kính thiên văn này và mang đến những hiểu biết mới về vùng lân cận vũ trụ của chúng ta.
Các thiên hà lùn siêu mờ (UFDG) thuộc nhóm những thiên hà nhỏ nhất và mờ nhất trong vũ trụ. Joshua Simon, nhà thiên văn học tại các Đài quan sát của Viện Khoa học Carnegie, người không tham gia nghiên cứu mới, cho biết những cụm sao mờ nhạt này chỉ chứa tối đa vài trăm nghìn ngôi sao, so với khoảng 100 tỷ ngôi sao trong Milky Way. Thay vào đó, "những thiên hà này gần như hoàn toàn cấu tạo từ vật chất tối: 99 đến 99,9% khối lượng của chúng là vật chất tối, và chỉ 0,1 đến 1% được tạo thành từ các ngôi sao", Simon nói với Live Science qua email.
Vì UFDG rất nhỏ và mờ, ngay cả những thiên hà nằm trong vùng lân cận của Milky Way cũng khó phát hiện. Những thiên hà lùn này có quỹ đạo quanh thiên hà của chúng ta, tương tự như cách Trái Đất có quỹ đạo quanh Mặt Trời. Trong một nghiên cứu năm 2020, các nhà khoa học ước tính có thể tồn tại hàng trăm UFDG vệ tinh như vậy. Tuy nhiên, cho đến nay chỉ khoảng 60 thiên hà được phát hiện, Aashay Pai, nghiên cứu sinh ngành vật lý tại Đại học Chicago và là đồng tác giả của nghiên cứu mới, nói với Live Science qua email.
Đài quan sát Rubin nằm trên đỉnh núi Cerro Pachón ở Chile. (Nguồn ảnh: Hernan Stockebrand)
Nhưng khả năng quan sát siêu sắc nét của Đài quan sát Rubin được kỳ vọng sẽ làm tăng con số này. Camera 3.200 pixel có kích thước tương đương một chiếc ô tô của kính thiên văn có thể phát hiện những đối tượng mờ hơn tới 100 triệu lần so với những đối tượng có thể nhìn thấy bằng mắt thường, khi thực hiện các quan sát lặp lại bầu trời đêm sau mỗi vài đêm. Điều này khiến đài quan sát đặc biệt phù hợp để tìm kiếm các UFDG.
Tuy nhiên, dữ liệu được phân tích trong nghiên cứu mới không đến từ LSST (Legacy Survey of Space and Time, một khảo sát bầu trời quy mô lớn theo thời gian của đài quan sát Rubin) mà chúng được thu thập từ một đợt thử nghiệm trước đó. Dữ liệu thử nghiệm này được thu thập từ tháng 04/2025 đến tháng 01/2026, có tên là Early Data Preview 2 (EDP2) và bao phủ khoảng 7% bầu trời đêm.
Các nhà nghiên cứu sử dụng các mô hình máy tính trên dữ liệu EDP2 để xác định UFDG dưới dạng những nhóm sao có độ sáng và màu sắc cho thấy chúng đã tiến hóa cùng nhau. Pai cho biết các nhà nghiên cứu giả định rằng những ngôi sao này khoảng 13 tỷ năm tuổi, gần bằng tuổi của chính vũ trụ. Khuôn khổ này cho phép họ phân biệt UFDG với các ngôi sao và những thiên hà khác nằm phía trước hoặc phía sau các vùng được quan sát.
Với phương pháp này, các nhà nghiên cứu đã phát hiện UFDG chưa từng được quan sát trước đây. Những phát hiện của họ được công bố vào tháng 08 trên tạp chí Research Notes of the AAS, nơi đăng tải các công trình đang được thực hiện và chưa qua bình duyệt. Trong bài nghiên cứu, nhóm cho biết UFDG mới được phát hiện ở ngưỡng ý nghĩa thống kê tám sigma, nghĩa là xác suất nhóm sao này chỉ là một tập hợp ngẫu nhiên vào khoảng 1 trên 1,6 triệu tỷ.
Đài quan sát Rubin đã giúp phát hiện một thiên hà chưa từng được biết đến trước đây có quỹ đạo quanh Milky Way. Thiên hà này có tên là Aquarius IV, nằm ở trung tâm bức ảnh. (Nguồn ảnh: Cerny và cộng sự / Research Notes of the AAS)
Các nhà nghiên cứu cũng xác nhận phát hiện thiên hà này bằng cách sử dụng những hình ảnh cũ hơn được chụp bởi Camera Năng lượng Tối 570 megapixel trên Kính thiên văn NSF Victor M. Blanco ở Chile. Những bức ảnh này cho thấy các ngôi sao mờ trước đó đã bị bỏ sót. Mặc dù phân tích này có ngưỡng ý nghĩa thống kê thấp hơn là sáu sigma (tương đương với xác suất khoảng 1 trên 100 tỷ rằng đây chỉ là một sự trùng hợp ngẫu nhiên), kết quả vẫn củng cố sự tồn tại của thiên hà nhỏ bé này.
Thiên hà vệ tinh mới được phát hiện được các nhà nghiên cứu đặt tên là Aquarius IV, nằm theo hướng của chòm sao Aquarius. Pai mô tả đây là "một trong những UFDG mờ nhất và nhỏ nhất ở khoảng cách xa". Các phân tích cho thấy thiên hà này nằm cách tâm Milky Way khoảng 359.000 năm ánh sáng. (Để so sánh, bản thân Milky Way có đường kính khoảng 100.000 năm ánh sáng.)
Pai ước tính khối lượng của Aquarius IV vào khoảng 1.500 lần khối lượng Mặt Trời. Điều này khiến nó có khối lượng rất nhỏ so với Milky Way, thiên hà có khối lượng tương đương 1,5 nghìn tỷ Mặt Trời, theo NASA. Hơn nữa, cấp sao tuyệt đối (hay độ sáng nội tại) của Aquarius IV là -1,9, khiến nó mờ hơn Milky Way 14 triệu lần.
Simon đánh giá phát hiện Aquarius IV là đáng tin cậy. Tuy nhiên, Pai lưu ý rằng cần có các quan sát tiếp theo để xác nhận danh tính của đối tượng này.
Bên cạnh việc hoàn thiện bản đồ về vũ trụ lân cận, nghiên cứu các UFDG có thể cung cấp thêm manh mối về bản chất bí ẩn của vật chất tối, thành phần chiếm khoảng 85% tổng lượng vật chất trong vũ trụ nhưng không tương tác với ánh sáng. Ngoài ra, "các ngôi sao trong những thiên hà lùn siêu mờ cũng cực kỳ cổ xưa, có niên đại chỉ sau Big Bang, vì vậy chúng mang đến cho chúng ta một cửa sổ độc đáo để tìm hiểu các đặc tính của những thiên hà đầu tiên hình thành", Simon giải thích.
Pai lưu ý rằng Đài quan sát Rubin được kỳ vọng sẽ phát hiện tới 100 UFDG như vậy trong quá trình khảo sát LSST, chính thức bắt đầu vào tháng 06. Cuộc khảo sát sẽ tạo ra đoạn video tua nhanh chi tiết nhất về vũ trụ từng được ghi lại và được kỳ vọng sẽ phát hiện hàng triệu biến đổi trên bầu trời đêm mỗi đêm, mở ra vô số khám phá chưa từng có.
Nguyễn Đình Nam
Theo Livescience
