Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Bằng cách xác định bao nhiêu năng lượng thấm vào trung tâm Dải Ngân hà, các nhà nghiên cứu đã tiến gần hơn để hiểu được sức mạnh đằng sau thiên hà của chúng ta.
Tìm hiểu bao nhiêu năng lượng thấm vào trung tâm Dải Ngân hà – một khám phá được báo cáo trong ấn bản ngày 3 tháng 7 của tạp chí Science Advances – có thể mang lại manh mối mới cho nguồn năng lượng cơ bản của thiên hà chúng ta, L. Matthew Haffner của Embry- Đại học hàng không Riddle.
Haffner, trợ lý giáo sư vật lý & thiên văn học của Embry-Riddle và đồng tác giả của bài báo Science Advances cho biết, hạt nhân của Dải Ngân hà có chứa hydro đã bị ion hóa hoặc tước đi các electron của nó . “Không có nguồn năng lượng liên tục, các electron tự do thường tìm thấy nhau và kết hợp lại để trở về trạng thái trung tính trong một khoảng thời gian tương đối ngắn. Có thể nhìn thấy khí ion hóa theo những cách mới sẽ giúp chúng tôi khám phá các loại nguồn có thể chịu trách nhiệm giữ cho tất cả lượng khí đó được cung cấp năng lượng.”
Sinh viên tốt nghiệp Đại học Wisconsin-Madison Dhanesh Krishnarao (“DK”), tác giả chính của bài báo Khoa học tiến bộ (Science Advances) hợp tác với Haffner và Giáo sư UW-Whitewater Bob Benjamin – một chuyên gia hàng đầu về cấu trúc của các ngôi sao và khí trong Dải Ngân hà. Trước khi gia nhập Embry-Riddle vào năm 2018, Haffner đã làm việc như một nhà khoa học nghiên cứu trong 20 năm tại UW, và ông tiếp tục làm điều tra viên chính cho Wisconsin H-Alpha Mapper, hay WHAM, một kính viễn vọng có trụ sở tại Chile được sử dụng cho nhóm nghiên cứu mới nhất.
Để xác định lượng năng lượng hoặc bức xạ ở trung tâm dải Ngân hà, các nhà nghiên cứu đã phải nhìn qua một loại lớp phủ bụi rách. Được “đóng gói” với hơn 200 tỷ ngôi sao, Dải Ngân hà cũng chứa chấp những mảng tối của bụi và khí liên sao. Benjamin đang xem dữ liệu WHAM trị giá hai thập kỷ khi phát hiện ra một lá cờ đỏ khoa học – một hình thù kỳ dị thò ra khỏi trung tâm bụi bặm, tối tăm của Dải Ngân hà. Sự kỳ lạ là khí hydro bị ion hóa, xuất hiện màu đỏ khi được chụp qua kính viễn vọng WHAM nhạy cảm và nó đang di chuyển theo hướng Trái Đất.
Vị trí của tính năng – được các nhà khoa học gọi là “Đĩa nghiêng” vì nó trông nghiêng so với phần còn lại của Dải Ngân hà – không thể giải thích bằng các hiện tượng vật lý đã biết như xoay thiên hà. Nhóm nghiên cứu đã có một cơ hội hiếm có để nghiên cứu Đĩa Tilted nhô ra, được giải phóng khỏi lớp phủ bụi loang lổ thông thường của nó, bằng cách sử dụng ánh sáng quang học. Thông thường, Đĩa Nghiêng phải được nghiên cứu bằng các kỹ thuật ánh sáng hồng ngoại hoặc vô tuyến, cho phép các nhà nghiên cứu thực hiện quan sát qua bụi, nhưng hạn chế khả năng tìm hiểu thêm về khí ion hóa.
“Việc có thể thực hiện các phép đo này dưới ánh sáng quang học cho phép chúng ta so sánh hạt nhân của Dải Ngân hà với các thiên hà khác dễ dàng hơn nhiều”, Haffner nói. “Nhiều nghiên cứu trong quá khứ đã đo lượng và chất lượng khí ion hóa từ trung tâm của hàng ngàn thiên hà xoắn ốc trên khắp vũ trụ. Lần đầu tiên, chúng tôi có thể so sánh trực tiếp các phép đo từ Thiên hà của chúng tôi với dân số lớn đó.”
Krishnarao tận dụng một mô hình hiện có để thử và dự đoán lượng khí ion hóa sẽ ở trong khu vực phát ra đã lọt vào mắt của Benjamin. Dữ liệu thô từ kính viễn vọng WHAM cho phép anh ta tinh chỉnh dự đoán của mình cho đến khi nhóm nghiên cứu có hình ảnh 3 chiều chính xác về cấu trúc. So sánh các màu khác của ánh sáng khả kiến từ hydro, nitơ và oxy trong cấu trúc đã cho các nhà nghiên cứu thêm manh mối về thành phần và tính chất của nó.
Ít nhất 48 phần trăm khí hydro trong Đĩa nghiêng ở trung tâm dải Ngân hà đã bị ion hóa bởi một nguồn không xác định, nhóm nghiên cứu báo cáo. Dải ngân hà bây giờ có thể được sử dụng để hiểu rõ hơn về bản chất của nó.
Các cấu trúc khí, ion hóa thay đổi khi nó di chuyển ra khỏi trung tâm của Dải Ngân hà, các nhà nghiên cứu báo cáo. Trước đây, các nhà khoa học chỉ biết về khí trung tính (không ion hóa) nằm ở khu vực đó.
Gần với hạt nhân của dải ngân hà, khí bị ion hóa bởi các ngôi sao mới hình thành, nhưng khi chúng ta di chuyển ra xa trung tâm, mọi thứ trở nên cực đoan hơn và khí trở nên giống với một lớp thiên hà gọi là LINERs hoặc các vùng phát xạ ion hóa (hạt nhân) thấp.
Các nhà nghiên cứu nhận thấy cấu trúc này đang di chuyển về Trái đất vì nó nằm trên một quỹ đạo hình elip bên trong các nhánh xoắn ốc của Dải Ngân hà.
Các thiên hà kiểu LINER như Dải Ngân hà chiếm khoảng một phần ba tổng số thiên hà. Chúng có các trung tâm có nhiều bức xạ hơn các thiên hà chỉ hình thành các ngôi sao mới, nhưng ít bức xạ hơn các thiên hà có lỗ đen siêu lớn đang tích cực tiêu thụ một lượng lớn vật chất.
Trước phát hiện này của WHAM, thiên hà Andromeda là vòng xoắn LINER gần nhất với chúng ta. Nhưng nó vẫn còn cách xa hàng triệu năm ánh sáng. Với hạt nhân của Dải Ngân hà chỉ cách chúng ta hàng chục nghìn năm ánh sáng, giờ đây chúng ta có thể nghiên cứu một vùng LINER chi tiết hơn. Nghiên cứu loại khí ion hóa mở rộng này sẽ giúp chúng ta tìm hiểu thêm về môi trường hiện tại và quá khứ ở trung tâm thiên hà của chúng ta.
Tiếp theo, các nhà nghiên cứu sẽ cần tìm ra nguồn năng lượng ở trung tâm của Dải Ngân hà. Có thể phân loại thiên hà dựa trên mức độ phóng xạ của nó là bước đầu tiên quan trọng đối với mục tiêu đó.
Giờ đây, khi Haffner đã tham gia chương trình Thiên văn học & Vật lý thiên văn đang phát triển của Embry-Riddle, anh và đồng nghiệp Edwin Mierkiewicz, phó giáo sư vật lý, có kế hoạch lớn. “Trong vài năm tới, chúng tôi hy vọng sẽ xây dựng người kế vị WHAM, điều này sẽ cho chúng ta cái nhìn sắc nét hơn về khí mà chúng ta nghiên cứu”, Haffner nói. “Hiện tại bản đồ của chúng tôi ‘pixel’ có kích thước gấp đôi trăng tròn. WHAM là một công cụ tuyệt vời để tạo ra cuộc khảo sát trên bầu trời đầu tiên về loại khí này, nhưng hiện tại chúng tôi đang rất muốn biết thêm chi tiết.”
Trong nghiên cứu riêng biệt, Haffner và các đồng nghiệp hồi đầu tháng này đã báo cáo các phép đo ánh sáng có thể nhìn thấy đầu tiên của “Bong bóng Fermi” – những chùm ánh sáng bí ẩn phình ra từ trung tâm Dải Ngân hà. Công trình đó đã được trình bày tại Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Hàng không Embry-Riddle . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :