[비즈한국] Bạn có biết Thiên hà Milkomeda là gì không? Đó là cái tên kết hợp giữa Milky Way (Ngân Hà của chúng ta) và người hàng xóm Andromeda. Từ lâu, các nhà thiên văn học vẫn tin rằng trong tương lai xa, Ngân Hà và Thiên hà Andromeda sẽ sáp nhập với nhau. Mặc dù hiện nay cả hai thiên hà đang cách nhau 2,5 triệu năm ánh sáng, mỗi bên đều sở hữu những nhánh xoắn ốc tuyệt đẹp cùng đĩa thiên hà chứa đầy sao và khí, nhưng các nhà khoa học đã dự đoán rằng khi va chạm, quỹ đạo của các ngôi sao sẽ bị xáo trộn hỗn loạn, và cuối cùng, chúng sẽ trở thành một thiên hà hình elip khổng lồ, tròn trịa và phẳng lặng. Quá trình va chạm này được dự đoán sẽ hoàn tất sau 5 đến 7 tỷ năm nữa. Và thiên hà khổng lồ được tạo ra như vậy được gọi là Thiên hà Milkomeda.
Trong một thời gian dài, kết cục của Thiên hà Milkomeda được xem như số phận đã định sẵn của vũ trụ. Giống như việc Mặt Trời sẽ phình to thành sao khổng lồ đỏ sau 5 tỷ năm nữa và cuối cùng trở thành tinh vân hành tinh vậy. Thế nhưng, gần đây ngày càng có nhiều nhà thiên văn học đặt dấu hỏi về số phận này. Một bài báo được đăng trên tạp chí ‘Nature Astronomy’ gần đây đã cho thấy một khả năng thú vị rằng Ngân Hà và Andromeda có thể sẽ bước vào những số phận hoàn toàn khác biệt. Nói chính xác hơn, bài báo cho rằng chúng ta hoàn toàn không thể dự đoán được liệu hai thiên hà này có va chạm hay không. Liệu Thiên hà Milkomeda có phải chỉ là một sự tồn tại trong trí tưởng tượng của nhân loại do hiểu lầm về số phận của vũ trụ? Liệu Ngân Hà cuối cùng có thể duy trì các nhánh xoắn ốc xinh đẹp hiện tại và né tránh được cú va chạm nguy hiểm với Andromeda hay không?
Dự đoán về việc Thiên hà Andromeda sẽ va chạm với Ngân Hà đã xuất hiện chính thức từ sau năm 2012. Các nhà thiên văn học đã so sánh tốc độ thay đổi vị trí của các ngôi sao trong Thiên hà Andromeda trên bầu trời đêm Trái Đất, nhưng thật thú vị là Thiên hà Andromeda hầu như không cho thấy sự chuyển động nào trên bầu trời. Thậm chí trong vòng 1 năm, nó cũng không cho thấy sự thay đổi vị trí đáng kể nào trong phạm vi dưới 1 mili giây. Điều này có nghĩa là khi nhìn từ Trái Đất, Thiên hà Andromeda hầu như không có tốc độ theo phương vuông góc với hướng nhìn.
Mặt khác, Andromeda lại cho thấy hiệu ứng Doppler cực kỳ rõ rệt. Trong đó, nó cho thấy sự dịch chuyển đỏ (redshift) – không, là sự dịch chuyển xanh (blueshift) khi bước sóng bị lệch rõ rệt về phía ánh sáng xanh có bước sóng ngắn hơn. Trong hiệu ứng Doppler, sự dịch chuyển xanh có nghĩa là nguồn sáng đang tiến lại gần chúng ta rất nhanh, khiến bước sóng bị nén lại. Điều này có nghĩa là Thiên hà Andromeda đang lao về phía chúng ta với tốc độ chóng mặt. Theo sự dịch chuyển xanh được quan sát, Andromeda dường như đang lao về phía chúng ta với vận tốc kinh ngạc khoảng 110 km mỗi giây.
Thiên hà Andromeda hầu như không có tốc độ tiếp tuyến và đang lao thẳng về phía chúng ta dọc theo hướng nhìn. Điều đó có nghĩa là nó đang lao thẳng tới chỗ chúng ta. Căn cứ vào khoảng cách và tốc độ đến Thiên hà Andromeda, các nhà thiên văn học thời đó đã dự đoán rằng khoảng 5 tỷ năm nữa, Ngân Hà và Andromeda sẽ va chạm trực diện. Quá trình sáp nhập va chạm dữ dội của hai thiên hà cũng được thể hiện rõ qua các mô phỏng trước đây. Khả năng va chạm này đã được coi là một giả thuyết hiển nhiên trong hơn 10 năm qua, và được coi như số phận tất yếu của vũ trụ trong tương lai xa.
Hiện nay, Ngân Hà và Thiên hà Andromeda chiếm vị trí là thiên hà nặng nhất và nặng thứ hai trong Nhóm Địa phương. Các nhà thiên văn học đã nghĩ rằng khoảng 5 tỷ năm nữa, sau khi Ngân Hà và Andromeda va chạm, các thiên hà vệ tinh nhỏ lang thang xung quanh và cả những thiên hà hàng xóm khác cũng sẽ dần bị cuốn vào và sáp nhập với Thiên hà Milkomeda. Người ta dự đoán rằng sau khoảng 150 tỷ năm nữa, tất cả các thiên hà tạo nên Nhóm Địa phương hiện tại sẽ sáp nhập thành một thiên hà elip siêu khổng lồ, tròn trịa và to lớn.
Tuy nhiên, gần đây ngày càng có nhiều nhà thiên văn học đưa ra những dự đoán hoàn toàn khác về số phận của Ngân Hà và Andromeda. Có một chỉ trích cốt lõi mà các phân tích này đều đề cập đến: đó là các dự đoán cũ đã đơn giản hóa tình hình quá mức. Xung quanh Ngân Hà có những thiên hà lùn khá lớn mà không thể bỏ qua, như Đám mây Magellan Nhỏ và Đám mây Magellan Lớn. Chúng ta cũng có thể thấy những dòng chảy dài gồm sao và vật chất khí mà hai thiên hà này để lại trên quỹ đạo khi bị lực hấp dẫn của Ngân Hà giữ chặt trong một thời gian dài. Tương tự, thiên hà lùn Nhân Mã cũng để lại dấu vết dọc theo quỹ đạo của nó.
Bên cạnh Thiên hà Andromeda cũng có nhiều thiên hà lùn khác được phát hiện, bao gồm cả Thiên hà M33 (Thiên hà Tam Giác). Các thiên hà lùn có khối lượng nhẹ hơn gấp hơn 100 lần so với các thiên hà lớn. Vì vậy, thoạt nhìn, có vẻ như chúng ta có thể dễ dàng bỏ qua tác động trọng trường của chúng, nhưng thực tế hoàn toàn không phải vậy. Mặc dù khối lượng nhẹ, nhưng các thiên hà lùn lại bám sát vào thiên hà trung tâm. Do khoảng cách gần, kết quả là hiệu ứng trọng trường tác động lên thiên hà trung tâm là khá mạnh. Đặc biệt nếu dự đoán số phận trong khoảng thời gian dài hàng tỷ năm, những hiệu ứng này có thể gây ra ảnh hưởng lớn đến kết cục cuối cùng.
Trong phân tích lần này, các nhà thiên văn học đã phản ánh dữ liệu chuyển động chính xác của các thiên hà lùn xung quanh, được quan sát bởi kính viễn vọng không gian Hubble và kính viễn vọng không gian Gaia gần đây nhất. Dựa trên cơ sở đó, họ đã mô phỏng số phận của Nhóm Địa phương trong 10 tỷ năm tới, có tính đến ảnh hưởng của Ngân Hà, Thiên hà Andromeda và tất cả các thiên hà lùn quan trọng như Đám mây Magellan và M33. Để có mô phỏng thực tế nhất, họ đã xem xét tất cả 22 biến số có thể ảnh hưởng đến kết quả, bao gồm khối lượng thiên hà, vận tốc quỹ đạo, hướng di chuyển, v.v. Nhờ đó, đây trở thành mô phỏng chính xác nhất từ trước đến nay đối với Ngân Hà và các thiên hà trong Nhóm Địa phương.
Vậy liệu kết quả mô phỏng có chỉ ra sự ra đời của Thiên hà Milkomeda không? Hoàn toàn không. Do có quá nhiều biến số cần xem xét, độ không chắc chắn của kết quả cũng tăng lên tương ứng. Bài báo này đã sử dụng mô phỏng Monte Carlo để thiết lập ngẫu nhiên các biến số khác nhau, thu được tổng cộng 100.000 kết quả. Họ xác định rằng khi khoảng cách giữa hai thiên hà tiến lại gần trong phạm vi 500.000 năm ánh sáng thì được coi là va chạm trực tiếp. Kết quả mô phỏng cho thấy, chỉ có vỏn vẹn 2% trường hợp Ngân Hà và Andromeda đi theo số phận quen thuộc là sáp nhập thành Thiên hà Milkomeda trong vòng 5 tỷ năm! 98% trường hợp còn lại, hai thiên hà đều tránh được va chạm trực tiếp hoặc thậm chí đi lướt qua nhau mà không tương tác đáng kể. Ngay cả khi hai thiên hà sáp nhập thành một thiên hà khổng lồ, thì điều đó cũng chỉ xảy ra ở tương lai xa hơn nhiều, vượt xa con số 5 tỷ năm.
Trong số 98% kết quả bất ngờ dự đoán Thiên hà Milkomeda sẽ không được hình thành trong vòng 5 tỷ năm, có 50% cho thấy hai thiên hà hoàn toàn lướt qua nhau từ xa, giúp chúng duy trì hình dạng đĩa thiên hà hiện tại mà không bị xáo trộn. 48% còn lại cho thấy mặc dù không xảy ra va chạm trực tiếp dữ dội trong 5 tỷ năm, nhưng cuối cùng trong khoảng 20 đến 30 tỷ năm, khoảng cách giữa hai bên có thể chậm rãi rút ngắn và quỹ đạo bị thu hẹp, dẫn đến việc sáp nhập thành một thiên hà. Tuy nhiên, để điều này xảy ra, cần phải có một dạng ma sát động lực học tác động, khi các quầng vật chất tối của hai thiên hà chồng lấn lên nhau, làm năng lượng quỹ đạo giảm dần và quỹ đạo dần thu nhỏ.
Cuối cùng, phân tích mới này cho thấy, trái ngược với dự đoán trước đây, số phận mang tên Thiên hà Milkomeda có lẽ không phải là một số phận tất yếu. Hay thậm chí, đó có thể là một dự đoán xa rời thực tế, không bao giờ xảy ra trong vũ trụ của chúng ta. Vũ trụ sáp nhập thành Milkomeda có lẽ chỉ là một tương lai hư cấu tồn tại trong trí tưởng tượng của nhân loại vào 10 năm trước, thời điểm chúng ta chưa hiểu hết về vũ trụ, còn thực tế vũ trụ có thể đang đi về một số phận hoàn toàn khác.
Đúng như tiêu đề của bài báo này, số phận của vũ trụ tràn ngập những điều không chắc chắn. Để nhìn thấu số phận của vũ trụ, chúng ta không nên chỉ chú ý đến những thực thể sáng và khổng lồ hiển hiện bên ngoài. Để hiểu về số phận của vũ trụ, chúng ta cần phải chú ý đồng đều đến cả những thực thể nhỏ bé, tối tăm và khó nhìn thấy. Giống như việc chúng ta cần phải chú ý đến những thiên hà lùn nhỏ bé, mờ nhạt đang lang thang trong không gian trống rỗng của Nhóm Địa phương giữa Ngân Hà và Andromeda vậy. Vũ trụ luôn cho chúng ta thấy nó là một thực thể cần được đối xử tinh tế đến nhường nào.
Tham khảo
https://science.nasa.gov/missions/hubble/apocalypse-when-hubble-casts-doubt-on-certainty-of-galactic-collision/
https://www.nature.com/articles/s41550-025-02563-1
Tác giả Ji Ung-bae là ai? Anh yêu mèo và vũ trụ. Sau khi xem 'Galaxy Express 999' từ thời thơ ấu, anh đã nuôi ước mơ truyền bá vẻ đẹp của vũ trụ. Hiện tại, anh đang nghiên cứu sự tiến hóa thông qua tương tác giữa các thiên hà tại Trung tâm Nghiên cứu Tiến hóa Thiên hà và Phòng thí nghiệm Vũ trụ học thuộc Đại học Yonsei, đồng thời tham gia nhiều hoạt động truyền thông khoa học như thuyết trình và viết lách. Anh là tác giả của các cuốn sách như 'Đài thiên văn đang yêu', 'Suy nghĩ về vũ trụ cả ngày', 'Sao, khoa học của ánh sáng'.