Lần đầu tiên khoa học chứng kiến gió thiên hà trải dài tới cả ngàn năm ánh sáng. Khoảng "vài" năm nữa thôi, Dải Ngân hà cũng chứng kiến cảnh tương tự!

Lần đầu tiên, các nhà thiên văn học đã trực tiếp chứng kiến một lượng khí gas khổng lồ phun ra từ một thiên hà, đường khí gas dài tới vài trăm tới hàng ngàn năm ánh sáng. Theo lời họ nói, đây là bằng chứng đầu tiên cho thấy gió thiên hà gây ảnh hưởng tới những đám mây trung gian bao quanh thiên hà - circumgalactic medium - đám mây khí gas khổng lồ bao quanh các thiên hà khi chúng trôi nổi trong Vũ trụ. Nhưng khám phá này còn có ý nghĩa hơn thế: gió thiên hà cho thấy một trong những "biến động vũ trụ" xuất hiện khi hai thiên hà va chạm.

Thiên hà đang dược nghiên cứu, với tên khoa học là SDSS J211824.06 001729.4 và biệt danh Makani (tức là “gió” trong tiếng bản địa Hawaii) không phải một thiên hà thông thường. Nó là kết quả của một cú va chạm giữa hai thiên hà khổng lồ, giờ chúng đã “về một nhà”, dung hợp với nhau thành một thiên hà “siêu to khổng lồ”.

Có thể ví các thiên hà là những cánh bèo trôi nổi trong biển Vũ trụ vô tận. Rồi sẽ có lúc hai thiên hà lại gần nhau do ảnh hưởng của lực hấp dẫn, nhưng hai thiên hà không phải hai khối rắn va chạm vào nhau rồi vỡ vụn, mà thay vào đó, chúng sẽ hợp lại thành một.

Khoa học đã chứng kiến nhiều giai đoạn khác nhau của việc hợp nhất này. Trong trường hợp của Makani, ta thấy rằng quá trình hợp nhất đã hoàn tất, hai thiên hà đã bước vào giai đoạn cuối. Rất có thể đó là lý do vì sao xuất hiện khí gas - gió thiên hà thổi ra từ Makani.

Gió thiên hà bao quanh Makani.

“Việc các thiên hà hợp nhất thường đi kèm với sự kiện starburst, lúc một lượng khí gas lớn bị ép khi hai thiên hà hợp nhất, ta sẽ thấy một loạt ngôi sao mới hình thành”, nhà vật lý thiên văn Alison Coil giải thích. “Những ngôi sao mới đó, trong trường hợp của Makani chẳng hạn, nhiều khả năng tạo ra một dòng khí khổng lồ - hoặc xuất hiện dưới dạng gió thiên hà, hoặc nổ siêu tân tinh khi ngôi sao chết đi”.

Sử dụng công nghệ Tạo hình ảnh Mạng Vũ trụ Keck, đội ngũ nghiên cứu đã có thể lập bản đồ khu vực có nhiệt độ cao, chứa khí oxy bị ion hóa rộng khoảng 4.900 kiloparsec vuông, tương đương với 52 tỷ năm ánh sáng vuông.

Từ khu vực này, hai dòng khí gas chứa nhiều kim loại tạo thành một bong bóng khí gas mang hình dáng đồng hồ cát, nóng tới 10.000 độ K. Theo quan sát ban đầu, hai dòng khí xuất hiện ở hai thời điểm khác nhau.

Dòng xuất hiện sớm hơn đã tồn tại được 400 triệu năm, và đang chảy vào Vũ trụ với tốc độ 1.400 km/s. Dòng khí gas “sinh sau đẻ muộn” đi theo hướng ngược lại, xuất hiện từ khoảng 7 triệu năm trước, trôi "lờ lững" với tốc độ 2.100 km/s.

“Dòng khí cổ hơn đã trôi được một khoảng rất xa, trong khi đó dòng mới hơi, trôi nhanh hơn chưa có được quãng đường đó”, nhà vật lý học David Rupke nói.

Để có được những mảnh ghép còn thiếu và dựng lên bức tranh toàn cảnh, nhóm nghiên cứu cần tới dữ liệu từ Kính Viễn vọng Hubble và Dãy Ăng-ten vô tuyến Milimet Lớn Atacama (ALMA). Hubble lãnh trách nhiệm chỉ ra các ngôi sao trong phạm vi cần quan sát, định rõ khối lượng, kích cỡ và tầm ảnh hưởng của chúng, để có dữ liệu nghiên cứu về giai đoạn sáp nhập cuối của hai thiên hà. Dữ liệu từ ALMA sẽ cho thấy độ tuổi của các ngôi saobên trong thiên hà mới xuất hiện.

Năm ngoái, có hai báo cáo khoa học liên quan cho thấy gió thiên hà có thể là nguồn căn tạo nên các đặc tính của đám mây khí gas circumgalactic medium, nghiên cứu còn lại cho thấy những dòng khí gas thoát ra khi hai thiên hà dung hợp sẽ tăng tính kim loại của circumgalactic medium.

Dải Ngân hà.

Thiên hà Andromeda.

Sóng bắt đầu từ gió, thế còn gió thiên hà bắt đầu từ đâu? Kích cỡ và tốc độ lan của bong bóng khí gas tỷ lệ thuận với gió tạo ra bởi các cấu trúc sao khổng lồ, có được sau khi hai thiên hà dung hợp, và cũng trùng khớp với những kích cỡ của những cơn gió thiên hà ta thấy trong môi trường giả lập.

Khoa học cũng đã từng chứng kiến vẻ ngoài giống đồng hồ cát này khi hai dòng khí gas hòa vào nhau, thế nhưng cơn gió thiên hà mà Makani tạo ra lớn chưa từng có. Đây mới là bằng chứng liên kết gió thiên hà với đặc tính của circumgalactic medium.

“Điều này có nghĩa chúng tôi có thể xác nhận rằng khí gas phát ra từ thiên hà chảy vào bong bóng khí gas bao quanh thiên hà, tiếp tục lấy thêm khí gas từ bên trong để mang ra ngoài”, giáo sư Rupke giải thích. “Lượng khí gas thoát ra cực lớn - ít nhất phải khoảng 1 cho tới 10% của khối lượng nhìn thấy được của thiên hà - và khí gas thoát với tốc độ rất nhanh, khoảng vài ngàn kilomet mỗi giây”.

Còn chưa kể gió thiên hà tạo ra những hình ảnh tuyệt đẹp nữa. Ta chờ tới ngày Ngân hà va chạm với Andromeda, để có thể chứng kiến hiện tượng này ở khoảng cách gần, không phải căng mắt ra để nhìn sự kiện thiên văn diễn ra ở một ngõ ngách xa xôi nào đó của Vũ trụ.

Tham khảo ScienceAlert