Thiên hà quay lệch hướng trong ảnh mới của Hubble

Có một tấm ảnh trông rất êm. Một thiên hà xoắn ốc (spiral galaxy) nằm im giữa nền trời tối, các cánh sáng cuộn nhẹ như khói, vài vệt bụi nâu vắt ngang. Nhìn thế thôi thì chẳng có gì lạ. Nhưng thiên hà trong ảnh đang làm một việc rất khó tin: hai phần của nó quay theo hai hướng vuông góc với nhau.

Bạn hãy tưởng tượng cái mâm xoay trên bàn ăn nhà mình. Mâm quay ngang, các đĩa thức ăn đi vòng vòng theo. Bây giờ đặt giữa mâm một quả trứng, và quả trứng ấy lại quay dọc, lộn đầu xuống đuôi lên như vòng đu quay ở công viên. Mâm một hướng, trứng một hướng khác. Đó gần như đúng chuyện đang xảy ra trong tấm ảnh này.

Kính Hubble đã thấy gì

Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA/ESA vừa công bố ảnh mới của thiên hà NGC 4698. Thiên hà này nằm trong chòm sao Xử Nữ (Virgo), cách chúng ta khoảng 55 triệu năm ánh sáng. Nó là một trong hơn một nghìn thiên hà thuộc Cụm Xử Nữ (Virgo Cluster), cụm thiên hà lớn gần chúng ta nhất mà các thiên hà trong đó được lực hấp dẫn giữ lại với nhau. Ảnh này lấy từ một chương trình quan sát dành riêng cho các thiên hà của cụm ấy.

Tấm ảnh cho thấy bốn điều.

Thứ nhất, các cánh xoắn của NGC 4698 chỉ hiện rõ ở vành ngoài của đĩa. Ở phần lớn thiên hà xoắn ốc khác, cánh xoắn cuộn vào tận giữa. Ở đây thì không. Chúng lảng ra xa cái tâm sáng, rồi khép lại thành một vành nhẫn quanh rìa.

Thứ hai, phần giữa thiên hà là một khối sáng thuôn dài, gọi là phình thiên hà (galactic bulge), và khối này nhô ra khỏi mặt đĩa theo một góc vuông. Trong ảnh, bạn thấy quầng sáng mờ của nó nhú lên cả phía trên và phía dưới lớp bụi.

Thứ ba, sao và khí ở sát tâm quay vuông góc với toàn bộ phần đĩa còn lại.

Thứ tư, chính giữa là một lỗ đen siêu khối lượng (supermassive black hole) nặng hàng triệu lần Mặt Trời, và các nhà khoa học đã tìm được dấu hiệu nó đang lớn lên, tức đang kéo khí vào bằng lực hấp dẫn của mình.

55 triệu năm ánh sáng là bao xa

Nói bằng ki lô mét thì con số dài tới mức chẳng ai hình dung được. Kể bằng thời gian thì dễ hơn nhiều.

Ánh sáng làm nên tấm ảnh này đã rời NGC 4698 từ 55 triệu năm trước. Lúc nó xuất phát, loài khủng long đã tuyệt diệt được chừng 11 triệu năm, vì khủng long biến mất khoảng 66 triệu năm trước. Con người thì còn rất, rất lâu nữa mới có. Suốt 55 triệu năm ấy, ánh sáng không hề nghỉ, và nó đi nhanh tới mức mỗi giây vượt được quãng đường thẳng từ Hà Nội vào Sài Gòn chừng 250 lần. Bay hết chặng đó, máy bay cần khoảng hai tiếng.

Vì sao chuyện này đáng để ý

Trong ảnh, màu sắc không phải để cho đẹp. Màu kể tuổi của các ngôi sao. Những đốm xanh rải trên đĩa ngoài là các ngôi sao rất lớn và rất nóng. Vùng sáng trắng ngà ở giữa là ánh của vô số ngôi sao nhỏ hơn, già hơn, nguội hơn, xếp sít nhau quanh lỗ đen.

Còn chữ "vuông góc" là chỗ khiến các nhà thiên văn chú ý. NGC 4698 nằm trong số chỉ vài thiên hà xoắn ốc đã biết có phần phình dựng ngang ra khỏi đĩa như vậy. Hãy hình dung đĩa sao mỏng như mặt một sân bóng. Phần phình thì như một quả bóng thật lớn dựng đứng xuyên qua giữa sân, nhô lên cả hai phía. Đó không phải hình dạng thường gặp.

Nguyên nhân, theo các nhà thiên văn, có lẽ đến từ bên ngoài thiên hà. Nếu NGC 4698 từng hút khí từ một nguồn ở ngoài, chỗ khí mới ấy có thể đã tụ lại thành một đĩa khí và sao riêng ở tâm, nằm lệch góc so với đĩa cũ. Một số quan sát còn cho thấy thiên hà này từng trải qua một vụ sáp nhập thiên hà nhỏ (minor galactic merger), nghĩa là nhập với một thiên hà bé hơn. Bằng chứng là một cái "đuôi" hydro ngắn còn trôi ra ở một bên.

Vậy ý lớn để bạn mang về là thế này: cách một thiên hà quay còn giữ lại lịch sử của nó. Chuyện đã xảy ra rất lâu rồi, nhưng hướng quay vẫn nhớ.

Vài con số để bạn cân thử. Lỗ đen ở giữa nặng hàng triệu lần Mặt Trời, mà một Mặt Trời đã nặng gấp 330.000 lần Trái Đất. Còn Cụm Xử Nữ có hơn một nghìn thiên hà, giống như một thành phố có hơn một nghìn ngôi trường, mỗi trường là một thiên hà với hàng trăm tỉ ngôi sao.

Làm thử ở nhà

Lấy một chậu nước, khuấy tròn cho tới khi hiện xoáy và bạn nhìn ra được những cánh xoáy. Nhỏ vài giọt mực ở giữa, rồi khuấy thật nhẹ ngược chiều đúng ở vùng giữa. Ngồi xem vùng giữa quay khác vùng ngoài được bao lâu trước khi mọi thứ trộn thành một hướng.

Đây không phải mô hình của thiên hà. Nước không giống sao và khí, và chậu nước không có lực hấp dẫn của cả một thiên hà. Việc này chỉ để bạn thấy bằng mắt: hai chuyển động lệch nhau trong cùng một vật thì trông như thế nào.

Và một câu để nghĩ tiếp. Các nhà thiên văn chỉ có một tấm ảnh phẳng, đứng yên, không nhìn thấy gì di chuyển cả. Vậy làm sao họ biết được phần nào của thiên hà đang quay theo hướng nào?

Lưu ý

Bài viết dựa trên tin khoa học đã công bố, viết lại cho bạn đọc nhỏ tuổi. Có chỗ nào con muốn tìm hiểu thêm thì rủ bố mẹ đọc cùng nhé.