Bí ẩn về ’thiên hà đôi’ khiến các nhà khoa học bối rối nhiều năm cuối cùng đã được giải đáp

Các nhà thiên văn học đã tiết lộ sự thật về một thiên hà 'kép' bí ẩn khiến họ "bối rối" khi lần đầu tiên phát hiện ra nó.

Kính viễn vọng không gian Hubble của NASA đã phát hiện ra hai khối thiên hà phình ra là hình ảnh phản chiếu của nhau, với một vật thể lạ khác ở gần đó.

"Chúng tôi thực sự bối rối", nhà thiên văn học Timothy Hamilton thuộc Đại học Shawnee State ở Portsmouth, Ohio cho biết.

Các vật thể tuyến tính cuối cùng được phát hiện là hình ảnh kéo dài của một thiên hà xa xôi cách xa hơn 11 tỷ năm ánh sáng.

Các hình ảnh bị cong vênh do một cụm thiên hà chưa từng được phát hiện trước đó đang phóng đại, làm sáng và kéo dài hình ảnh của thiên hà phía sau nó (được gọi là thấu kính hấp dẫn) do khối lượng khổng lồ của chúng và tác động tiếp theo lên không thời gian.

Trong trường hợp cụ thể và hiếm gặp này, sự căn chỉnh chính xác giữa thiên hà nền và thiên hà tiền cảnh đã tạo ra hai bản sao phóng đại của cùng một hình ảnh – với một hình ảnh thứ ba khác ở một bên.

Hãy nghĩ đến bề mặt gợn sóng của một bể bơi vào một ngày nắng, hiển thị các họa tiết ánh sáng rực rỡ dưới đáy bể", Richard Griffiths thuộc Đại học Hawaii giải thích.

"Những hoa văn sáng ở dưới đáy này được tạo ra bởi một loại hiệu ứng tương tự như thấu kính hấp dẫn. Các gợn sóng trên bề mặt hoạt động như thấu kính một phần và tập trung ánh sáng mặt trời thành các hoa văn ngoằn ngoèo sáng ở dưới đáy."

Khi Hamilton lần đầu tiên phát hiện ra những vật thể này vào năm 2013, người ta không rõ chúng là gì. "Ý nghĩ đầu tiên của tôi là có thể chúng là các thiên hà tương tác với các cánh tay thủy triều kéo dài", Hamilton nói. "Nó không thực sự phù hợp, nhưng tôi không biết phải nghĩ gì khác".

Cuối cùng, các nhà khoa học đã phát hiện ra cụm thiên hà kỳ lạ gây ra sự phóng đại và xác định khoảng cách của các vật thể lạ - sau đó được phát hiện là cùng một thiên hà - bằng cách sử dụng phép đo quang phổ từ đài quan sát Gemini và WM Keck.

Sử dụng phần mềm máy tính chuyên dụng, họ phát hiện ra rằng vật chất tối xung quanh các hình ảnh kéo dài phải được phân bố 'mượt mà' trong không gian ở các quy mô nhỏ. "Thật tuyệt khi chúng ta chỉ cần hai hình ảnh phản chiếu để có được quy mô về mức độ vón cục hay không vón cục của vật chất tối ở những vị trí này", Jenny Wagner thuộc Đại học Heidelberg ở Đức, và là một chuyên gia về lý thuyết thấu kính hấp dẫn, cho biết.

"Ở đây, chúng tôi không sử dụng bất kỳ mô hình ống kính nào. Chúng tôi chỉ lấy các giá trị quan sát được của nhiều hình ảnh và thực tế là chúng có thể được chuyển đổi thành nhau. Chúng có thể được gấp lại thành nhau bằng phương pháp của chúng tôi. Điều này đã cho chúng tôi ý tưởng về mức độ mịn mà vật chất tối cần có ở hai vị trí này."

Các nhà thiên văn học vẫn chưa biết vật chất tối là gì, mặc dù đã gần 100 năm kể từ khi phát hiện ra nó, nhưng Griffiths cho biết "ý nghĩa của giới hạn kích thước về độ kết tụ hoặc độ mịn là nó cung cấp cho chúng ta một số manh mối về hạt [thành phần] [của vật chất tối] có thể là gì", và nói thêm rằng "cục vật chất tối càng nhỏ thì các hạt càng có khối lượng lớn".