Dải Ngân hà từng 'nuốt chửng' một thiên hà khổng lồ cách đây 10 tỉ năm?

Phát hiện mới không chỉ hé lộ thêm quá khứ hỗn loạn của Dải Ngân hà mà còn có thể làm thay đổi hiểu biết hiện nay về cách thiên hà quê hương của chúng ta hình thành và phát triển.

Dải Ngân hà hiện rộng khoảng 100.000 năm ánh sáng và chứa từ 100 tỉ đến 400 tỉ ngôi sao. Tuy nhiên, các nhà khoa học cho rằng thiên hà này không phải sinh ra đã khổng lồ như hiện nay. Trong hàng tỉ năm, nó lớn dần lên bằng cách sáp nhập và hấp thụ các thiên hà nhỏ hơn.

Việc lần theo dấu vết của những 'bữa ăn vũ trụ' này được xem là chìa khóa giúp các nhà thiên văn học tái dựng lịch sử hình thành của Dải Ngân hà.

Ảnh minh họa Dải Ngân hà dựa trên dữ liệu từ kính viễn vọng Gaia

Những ngôi sao 'nghèo kim loại' bí ẩn

Trong nghiên cứu công bố trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, các nhà thiên văn học tập trung vào một nhóm sao đặc biệt nằm khá gần đĩa thiên hà của Dải Ngân hà.

Đây là những ngôi sao 'nghèo kim loại', tức chứa rất ít nguyên tố nặng ngoài hydro và heli. Theo giới khoa học, loại sao này thường rất cổ xưa, hình thành vào giai đoạn đầu của vũ trụ khi các nguyên tố nặng chưa phổ biến.

Thông thường, những ngôi sao như vậy thường được tìm thấy trong quầng sao bao quanh Dải Ngân hà. Tuy nhiên, lần này các nhà khoa học phát hiện khoảng 20 ngôi sao nghèo kim loại nằm ở vị trí khá gần đĩa thiên hà, nơi tập trung phần lớn các ngôi sao trẻ và giàu kim loại hơn.

Nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Federico Sestito, thuộc Đại học Hertfordshire (Anh), dẫn đầu đã sử dụng dữ liệu từ kính viễn vọng không gian Gaia của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) để xác định các ngôi sao này. Sau đó, họ tiếp tục quan sát bằng Kính viễn vọng Canada - Pháp - Hawaii tại Maunakea, Hawaii.

Theo nhóm nghiên cứu, các ngôi sao này có tuổi đời hơn 10 tỉ năm và nằm cách Hệ Mặt trời khoảng 7.000 năm ánh sáng. Đặc biệt, thành phần hóa học của chúng gần như giống hệt nhau, cho thấy nhiều khả năng chúng cùng xuất phát từ một thiên hà lùn cổ đại.

Tàn dư của thiên hà Loki

Điều khiến giới khoa học chú ý là quỹ đạo chuyển động của nhóm sao này rất khác thường. Một số chuyển động cùng chiều với đĩa thiên hà, trong khi số khác lại di chuyển ngược chiều.

Theo các nhà nghiên cứu, đây có thể là dấu vết còn sót lại của một thiên hà lùn từng va chạm và bị Dải Ngân hà hấp thụ chỉ vài tỉ năm sau Vụ Nổ Lớn (Big Bang).

Họ đặt tên cho thiên hà cổ đại này là Loki, lấy cảm hứng từ vị thần nổi tiếng khó đoán trong thần thoại Bắc Âu.

Tiến sĩ Sestito cho biết cái tên Loki phản ánh đúng sự 'khó hiểu' của nhóm sao này. Ban đầu, các nhà khoa học gặp khó khăn trong việc lý giải vì sao những ngôi sao có cùng nguồn gốc lại có thể chuyển động theo cả hai hướng khác nhau trong Dải Ngân hà.

Theo ông, điều này chỉ có thể xảy ra nếu vụ sáp nhập diễn ra vào thời điểm Dải Ngân hà còn non trẻ và có lực hấp dẫn yếu hơn hiện nay.

Tiến sĩ Hans-Walter Rix, thuộc Viện Thiên văn học Max Planck (Đức), đánh giá điểm đáng chú ý nhất của nghiên cứu là cách nhóm tác giả sử dụng 'dấu vân tay hóa học' để xác định nguồn gốc chung của các ngôi sao.

Dải Ngân hà và lịch sử 'ăn thịt thiên hà'

Giới thiên văn học từ lâu đã biết Dải Ngân hà phát triển thông qua quá trình 'ăn thịt thiên hà', tức một thiên hà lớn hấp thụ các thiên hà nhỏ hơn bằng lực hấp dẫn khổng lồ của nó.

Một trong những vụ sáp nhập nổi tiếng nhất là sự kiện Gaia-Sausage-Enceladus diễn ra cách đây khoảng 8 - 10 tỉ năm, được cho là đã làm thay đổi cấu trúc của Dải Ngân hà.

Theo Tiến sĩ Alexander Ji, thuộc Đại học Chicago (Mỹ), nếu Loki thực sự tồn tại, đây có thể là một sự kiện sáp nhập lớn khác từng bị bỏ sót trong lịch sử hình thành của Dải Ngân hà.

'Nếu điều này là thật, chúng ta có thể đang thiếu một phần quan trọng trong bức tranh tiến hóa của Dải Ngân hà', ông nói.

Dù vậy, nhiều nhà khoa học cho rằng vẫn cần thêm dữ liệu để xác nhận Loki có thực sự là một thiên hà chưa từng được biết đến hay chỉ là tàn dư của một hệ sao đã được phát hiện trước đó.

Các nhà nghiên cứu kỳ vọng những dữ liệu thiên văn mới trong tương lai sẽ giúp giải mã rõ hơn lịch sử 'ăn thịt thiên hà' của Dải Ngân hà, cũng như hé lộ thêm những bí mật về giai đoạn sơ khai của vũ trụ.