Một nhóm nghiên cứu do Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian dẫn đầu đã lần đầu tiên áp dụng “khảo cổ học thiên hà” để khám phá lịch sử của một thiên hà nằm ngoài Milky Way. Phương pháp này phân tích các dấu hiệu hóa học còn lại trong không gian để ghép lại quá trình hình thành và tiến hóa của thiên hà.

Kết quả nghiên cứu, công bố trên Nature Astronomy, mở ra một hướng tiếp cận mới mang tên “khảo cổ học ngoài thiên hà”.

“Dấu vân tay hóa học” của thiên hà

Để thực hiện nghiên cứu, nhóm đã sử dụng dữ liệu từ khảo sát TYPHOON, thu thập bằng kính thiên văn Irénée du Pont Telescope tại Las Campanas Observatory.

Họ tập trung vào thiên hà xoắn ốc NGC 1365 — một thiên hà có góc nhìn trực diện từ Trái Đất, giúp quan sát chi tiết các vùng hình thành sao.

Các sao trẻ, nóng phát ra tia cực tím mạnh, kích thích khí xung quanh phát sáng. Quá trình này tạo ra các “vạch sáng” đặc trưng của các nguyên tố như oxy. Bằng cách phân tích các vạch này, các nhà khoa học có thể xác định cách các nguyên tố phân bố trong thiên hà.

Từ lâu, các nhà thiên văn đã biết rằng:

• Trung tâm thiên hà giàu nguyên tố nặng (như oxy)
• Vùng ngoài có hàm lượng thấp hơn

Sự phân bố này bị chi phối bởi nhiều yếu tố như:

• Sự hình thành và nổ của sao
• Dòng chảy khí
• Tương tác với các thiên hà khác

Tái dựng 12 tỷ năm tiến hóa

Nhóm nghiên cứu đã theo dõi sự thay đổi nồng độ oxy trong NGC 1365 và so sánh với các mô phỏng từ Illustris Project.

Dựa trên khoảng 20.000 thiên hà mô phỏng, họ tìm được một mô hình gần khớp nhất với NGC 1365, từ đó suy ra lịch sử phát triển của nó.

Kết quả cho thấy:

• Vùng trung tâm hình thành sớm và nhanh chóng giàu oxy
• Vùng ngoài phát triển dần qua hàng tỷ năm nhờ va chạm với các thiên hà lùn
• Các nhánh xoắn ốc hình thành muộn hơn, từ khí và sao “đổ vào” sau các vụ hợp nhất

Một công cụ mới để hiểu thiên hà

Nghiên cứu chỉ ra rằng NGC 1365 ban đầu là một hệ nhỏ, sau đó lớn dần thành thiên hà xoắn ốc khổng lồ nhờ nhiều lần “nuốt” các thiên hà nhỏ hơn.

Phương pháp phân tích dấu vết hóa học này mở ra một công cụ mạnh mẽ để khám phá lịch sử các thiên hà.

Ý nghĩa đối với Ngân Hà

Việc nghiên cứu các thiên hà tương tự như NGC 1365 giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về nguồn gốc của Milky Way.

Các câu hỏi quan trọng được đặt ra:

• Các thiên hà xoắn ốc có hình thành giống nhau không?
• Phân bố oxy của chúng hiện nay ra sao?
• Ngân Hà của chúng ta có gì đặc biệt hay không?

Những câu hỏi này có thể giúp giải mã cách vũ trụ — và chính chúng ta — được hình thành qua hàng tỷ năm.