Thiên hà siêu khuếch tán cực hiếm trong vũ trụ không có vật chất tối

 

Kính viễn vọng không gian Hubble chụp ảnh thiên hà siêu khuếch tán NGC 1052-DF2 tháng 11.2017. Ảnh: NASA/Đại học Yale

Khoảng cách mới đo được của thiên hà DF2 là 22,1+/-1,2 megaparsec do một nhóm nghiên cứu quốc tế với sự dẫn dắt của Zili Shen và Pieter van Dokkum của Đại học Yale và Shany Danieli - nghiên cứu sinh tại Viện Nghiên cứu Cao cấp (Institute for Advanced Study), Mỹ - thực hiện.

“Việc xác định khoảng cách chính xác tới DF2 là chìa khóa quan trọng trong hỗ trợ các kết quả trước đó của chúng tôi. Phép đo mới được báo cáo trong nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong ước tính các đặc tính vật lý của thiên hà, do đó xác nhận việc thiên hà thiếu vật chất tối" - Danieli nói.

 

Thiên hà siêu khuếch tán DF2. Ảnh: Institute for Advanced Study

Kết quả nghiên cứu công bố trên tạp chí Astrophysical Journal Letters dựa trên 40 quỹ đạo của kính thiên văn Hubble của NASA.

Ngoài việc xác nhận những phát hiện về khoảng cách trước đó, kết quả của Hubble chỉ ra rằng, các thiên hà nằm xa hơn một chút so với suy nghĩ trước đây, củng cố trường hợp chúng chứa ít hoặc không chứa vật chất tối.

Nếu DF2 gần Trái đất hơn, như một số nhà thiên văn học tuyên bố, thì về bản chất, thiên hà này sẽ mờ hơn và ít khối lượng hơn, đồng thời thiên hà sẽ cần vật chất tối để tính đến các hiệu ứng quan sát được của tổng khối lượng.

Vật chất tối được coi là thành phần thiết yếu của các thiên hà, nhưng nghiên cứu này cung cấp thêm bằng chứng cho thấy sự hiện diện của vật thể bí ẩn nhất trong vũ trụ có thể không chắc chắn. Vật chất tối vẫn chưa được quan sát trực tiếp nhưng ảnh hưởng hấp dẫn của vật chất tối giống như một chất keo giữ các thiên hà lại với nhau và chi phối chuyển động của vật chất nhìn thấy được.

 

Thiên hà siêu khuếch tán Dragonfly 44 và môi trường xung quanh gần như hoàn toàn bằng vật chất tối. Ảnh minh họa. Ảnh: Đài quan sát Gemini

Trong trường hợp của thiên hà DF2 và cũng như thiên hà siêu khuếch tán lân cận được quan sát năm 2019 NGC1052-DF4 (DF4), các nhà nghiên cứu đã có thể tính toán chuyển động của các ngôi sao chỉ dựa trên khối lượng sao, cho thấy sự thiếu hoặc không có vật chất tối. Việc phát hiện ra các thiên hà thiếu vật chất tối có thể giúp tiết lộ bản chất khó hiểu của nó và cung cấp những hiểu biết mới về sự tiến hóa của thiên hà.

Thiên hà siêu khuếch tán DF2 và DF4 đều có kích thước tương đương với Dải Ngân hà nhưng tổng khối lượng của chúng chỉ bằng khoảng 1% khối lượng thiên hà có chứa Trái đất. Những thiên hà siêu khuếch tán này cũng có một số lượng lớn các cụm sao cầu đặc biệt phát sáng.

Nghiên cứu dữ liệu Hubble xác nhận các thiên hà thiếu vật chất tối vừa công bố thu hút rất nhiều sự quan tâm của giới học thuật, cũng như tranh luận sôi nổi giữa những người ủng hộ các lý thuyết thay thế cho vật chất tối. Tuy nhiên, với những phát hiện gần đây nhất của nhóm - bao gồm cả khoảng cách tương đối của hai thiên hà siêu khuếch tán tới NGC1052 - những lý thuyết thay thế dường như ít xảy ra hơn.

“Có một câu nói rằng những tuyên bố phi thường đòi hỏi bằng chứng đặc biệt và phép đo khoảng cách mới hỗ trợ mạnh mẽ cho phát hiện trước đây của chúng tôi rằng DF2 đang thiếu vật chất tối. Bây giờ đã đến lúc vượt ra ngoài cuộc tranh luận về khoảng cách và tập trung vào việc những thiên hà như vậy đã tồn tại như thế nào" - nhà nghiên cứu Zili Shen nhấn mạnh.

Trong tương lai, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục tìm kiếm thêm những thiên hà kỳ lạ đồng thời xem xét một số câu hỏi như: Các thiên hà siêu khuếch tán hình thành thế nào? Chúng cho chúng ta biết gì về các mô hìnhvũ trụ tiêu chuẩn? Mức độ phổ biến của những thiên hà này và chúng có những đặc tính độc đáo nào khác? Sẽ cần đến nhiều thiên hà không chứa vật chất tối hơn nữa để giải quyết những bí ẩn này cũng như trả lời câu hỏi cuối cùng vật chất tối thực sự là gì.