[비즈한국] Tôi hiện đang đảm nhận vai trò cố vấn thiên văn cho một bộ webtoon khoa học viễn tưởng đang được đăng dài kỳ trên Naver035420. Tác phẩm mang tên ‘Đôi mắt của các vì sao’ của tác giả Baek Won-dal. Trong tác phẩm này, xuất hiện một thế giới gọi là ‘Trái đất gương’, một nơi giống hệt với Trái đất của chúng ta. Hơn nữa, những tình tiết bí ẩn nảy sinh khi linh hồn của những người đã khuất dường như đều hướng về phía Trái đất gương này.
Tất nhiên, xác suất tồn tại những thiên thể giống hệt nhau trong vũ trụ bao la này là rất thấp. Thế nhưng gần đây, một cặp thiên hà gương giống hệt nhau như soi gương đã được phát hiện. Thậm chí, hai thiên hà gương này còn đang áp sát và va chạm với nhau. Chẳng phải người ta vẫn nói rằng nếu chạm trán với bản sao của chính mình (doppelganger), cả hai sẽ biến mất hay sao! Phù hợp với truyền thuyết đô thị đó, những điều vô cùng kịch tính đang diễn ra giữa hai thiên hà gương giống hệt nhau này! Liệu vũ trụ thực sự có tồn tại thế giới gương hay chiều không gian gương không?
Cặp thiên hà gương được phát hiện lần này càng kỳ lạ hơn vì ngay cả khi tách riêng từng thiên hà, chúng cũng đã mang hình dáng độc đáo hiếm gặp. Cả hai thiên hà đều có hình dạng vòng tròn khổng lồ, khi gặp nhau trông giống như đôi mắt của một chú cú. Chính vì vậy mà nó có biệt danh là ‘Cú vũ trụ (Cosmic Owl)’. Thiên hà Cú vũ trụ được phát hiện ở khoảng cách khá xa, khoảng 12 tỷ năm ánh sáng so với Trái đất. Mỗi vòng tròn có kích thước khoảng 26.000 năm ánh sáng. Nói cách khác, đồng tử của chú cú vũ trụ này có quy mô bằng khoảng 1/4 thiên hà của chúng ta, vốn có đường kính lên tới 100.000 năm ánh sáng.
Những thiên hà vòng tròn duy trì hình dáng tròn hoàn hảo như thế này rất hiếm gặp. Điển hình là vật thể Hoag, được phát hiện lần đầu vào những năm 1950 nhưng đến nay vẫn chưa thể làm rõ chính xác quá trình hình thành. Ở trung tâm, một ngôi sao màu cam tương đối già đang tỏa sáng, và xung quanh nó, những ngôi sao xanh trẻ tuổi tạo thành một vòng tròn hoàn hảo. Người ta cho rằng những thiên hà vòng tròn như thế này thường được hình thành khi một thiên hà tương đối nhỏ xuyên qua tâm của một thiên hà khổng lồ. Giống như việc thiên thạch rơi xuống mặt trăng để lại miệng hố tròn, đây được cho là dấu vết để lại bởi sóng xung kích quy mô thiên hà khi hai thiên hà xuyên qua nhau.
Điển hình là thiên hà Bánh xe (Cartwheel Galaxy). Tuy nhiên, khác biệt ở chỗ thiên hà này không chỉ có vòng tròn bên ngoài mà còn xuất hiện các nan hoa nối phần trung tâm với vòng tròn bên ngoài. Những vòng tròn gần như hoàn hảo như thế này được tạo ra khi va chạm xảy ra ở một góc và tốc độ đặc biệt. Đây là một hiện tượng rất hiếm.
Cú vũ trụ được bắt gặp lần này được tạo thành từ hai thiên hà vòng tròn hiếm hoi như vậy. Mà lại còn nằm ngay cạnh nhau! Vì khó gặp được dù chỉ một cái, nên có thể nghĩ rằng thực tế chỉ có một thiên hà vòng tròn, và do thấu kính hấp dẫn mà hai hình ảnh ảo giống hệt nhau đã được tạo ra cùng lúc. Tuy nhiên, kết quả phân tích quang phổ của từng hình ảnh thiên hà thông qua nhiều quan sát như James Webb, ALMA và VLA đã xác nhận rằng cả hai đều là những thiên hà độc lập. Người ta ghi nhận những khác biệt nhỏ trong thành phần khí và đặc tính của lỗ đen trung tâm. Hiện tượng hiếm gặp để lại các vòng tròn đang xảy ra ở cả hai thiên hà gần như cùng một lúc!
Hai thiên hà vòng tròn khổng lồ đang va chạm vào nhau. Dọc theo vùng trung tâm nơi các vòng tròn gặp nhau, có thể thấy dấu vết các ngôi sao đang hình thành tích cực hơn. Dọc theo bề mặt va chạm nơi hai vòng tròn giao nhau, các đám mây khí bị nén lại và hiện tượng "starburst" (sự bùng nổ hình thành sao) đang diễn ra mạnh mẽ. Nếu nhìn kỹ ảnh của Cú vũ trụ, giữa hai đồng tử tròn có một cấu trúc khác trông giống như mỏ của con cú. Đây là dấu vết của dòng phản lực năng lượng do lỗ đen ẩn nấp trong tâm các thiên hà vòng tròn đang va chạm phun ra.
Nhìn qua quan sát vô tuyến của ALMA, có thể thấy hai điểm sáng phun ra từ thiên hà bên trái, dường như là dòng phản lực từ lỗ đen siêu khối lượng ở trung tâm thiên hà. Đặc biệt, một hướng của dòng phản lực tình cờ hướng về phần nơi hai vòng tròn khổng lồ gặp nhau. Nhờ đó, dòng phản lực tại mặt va chạm của hai thiên hà vòng tròn đẩy và nén các vật chất khí một cách hiệu quả hơn, thúc đẩy sự ra đời của những ngôi sao mới. Tại vùng đám mây khí tương ứng với mỏ cú, người ta xác nhận các vạch phát xạ mạnh mẽ cho thấy sự hình thành sao bùng nổ.
Theo quan sát lần này, tổng khối lượng của cặp thiên hà Cú vũ trụ đạt tới 320 tỷ lần khối lượng mặt trời. Vì là những thiên hà sơ khai trong vũ trụ quá khứ cách đây 12 tỷ năm ánh sáng, nên khối lượng có thể nhẹ hơn nhiều so với thiên hà của chúng ta hiện nay. Tuy nhiên, lỗ đen siêu khối lượng mà chúng chứa đựng lại nặng hơn lỗ đen của thiên hà chúng ta! Khối lượng của các lỗ đen mà mỗi đồng tử cú chứa đựng lần lượt đạt tới 67 triệu và 26 triệu lần khối lượng mặt trời. Xem xét việc lỗ đen Sagittarius A* ở trung tâm thiên hà chúng ta chỉ có khối lượng gấp 4 triệu lần mặt trời, có thể thấy rằng so với quy mô thiên hà nhỏ, lỗ đen ở trung tâm lại nặng hơn nhiều. Việc tỷ lệ khối lượng lỗ đen so với khối lượng toàn thiên hà lớn một cách áp đảo như thế này củng cố cho giả thuyết rằng trong vũ trụ sơ khai, lỗ đen phát triển quy mô trước rồi sau đó thiên hà mới phát triển.
Việc hai thiên hà vòng tròn giống hệt nhau dính chặt vào nhau như thế này rất khó giải thích. Nếu cả hai thiên hà vòng tròn đều được tạo ra do một thiên hà nhỏ xuyên qua, thì ta có thể nghĩ đến giả thuyết sau: Ban đầu tại đây có hai thiên hà xoắn ốc nguyên thủy tạo thành một cặp. Nhưng từ lâu, một thiên hà nhỏ đã nhanh chóng xuyên qua cả hai thiên hà này liên tiếp. Vì vậy, hai thiên hà vòng tròn trông giống như vật thể Hoag đã được tạo ra vào thời điểm tương tự. Có khả năng hai thiên hà vẫn tiếp tục tiến lại gần và bắt đầu va chạm trong trạng thái đó.
Theo giả thuyết này, thiên hà thứ ba lẽ ra phải xuyên qua hai thiên hà khoảng 3.800 năm trước. Thú vị là thời điểm này khá tương đồng với độ tuổi của các ngôi sao đang được quan sát tại hai thiên hà hiện nay. Vì quy mô vòng tròn mà hai thiên hà thể hiện cũng gần như tương đương, nên khả năng cao là thiên hà thứ ba đã xuyên qua cả hai gần như cùng lúc.
Thực tế, Cú vũ trụ không phải là trường hợp đầu tiên phát hiện hiện tượng hai thiên hà vẽ nên những vòng tròn khổng lồ va chạm cùng nhau. Điển hình là ARP 147, nổi tiếng với cái tên thiên hà "sút bóng 10 điểm". Tuy nhiên, có một sự khác biệt lớn là hai thiên hà của ARP 147 bị nghiêng ở các góc khác nhau. Trong hai thiên hà, thiên hà bị xuyên qua hoàn toàn thì vòng tròn hiện rõ, còn thiên hà kia nằm nghiêng nên vòng tròn trông bị méo mó đáng kể. Ngược lại, Cú vũ trụ rất tinh tế khi cả hai đều hướng thẳng về phía trước, tạo nên hai vòng tròn hoàn hảo như cặp song sinh.
Nếu thiên hà nhỏ thứ ba từng tạo nên đôi mắt to của Cú vũ trụ từ lâu mà vẫn chưa bị phá hủy hoàn toàn và còn sống sót, thì có khả năng dấu vết của nó vẫn còn đâu đó xung quanh đây. Tốc độ lan truyền của sóng xung kích tròn của thiên hà Cú vũ trụ được xác nhận qua quan sát lần này vào khoảng 200km/s, tương đương với mức độ sóng xung kích lan truyền nhanh trong vật chất liên sao điển hình. Với tốc độ sóng xung kích và thời điểm va chạm ước tính như vậy, chúng ta có thể tìm kiếm vị trí của thiên hà thứ ba.
Những hiện tượng mang vẻ ngoài kịch tính như thiên hà Cú vũ trụ khiến chúng ta nhận ra rằng vũ trụ bao la và vô tận đến nhường nào. Vũ trụ dường như là một thế giới mà mọi chuyện tưởng tượng đều có thể xảy ra. Khi mà hai thiên hà vòng tròn hiếm gặp cùng tồn tại, và thậm chí hai thiên hà doppelganger giống hệt như soi gương còn đang va vào nhau. Biết đâu được, có khi ở đâu đó trong vũ trụ, thực sự có một Trái đất gương, một Hệ mặt trời gương, và cả bản thân tôi trong gương đang sinh sống.
Tham khảo
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2025arXiv250610058L/abstract
Tác giả Ji Ung-bae là ai? Anh yêu mèo và vũ trụ. Sau khi xem 'Galaxy Express 999' thời thơ ấu, anh đã nuôi ước mơ truyền bá vẻ đẹp của vũ trụ. Hiện 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 gần thuộc Đại học Yonsei, đồng thời thực hiện nhiều hoạt động truyền thông khoa học như thuyết trình và viết lách. Anh là tác giả của các cuốn sách như ‘Đài quan sát hẹn hò’, ‘Nghĩ về vũ trụ cả ngày’, ‘Sao, khoa học của ánh sáng’.