Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một nguyên tố đã mất tích từ lâu của một vụ va chạm thiên hà liên quan đến cụm thiên hà Perseus, nằm cách Trái đất 240 triệu năm ánh sáng.
Nguyên tố này, một "cụm phụ" mới được phát hiện, nằm cách 1,4 triệu năm ánh sáng về phía tây của NGC 1275, thiên hà trung tâm của cụm Perseus. Hai nguyên tố này dường như được kết nối bằng một "cầu nối" vật chất mờ nhạt.
Xương sống cấu trúc của cây cầu này là vật chất tối, "vật chất" bí ẩn nhất của vũ trụ. Vật chất tối vẫn vô hình về mặt hiệu quả khi không tương tác với ánh sáng, nhưng tương tác của nó với lực hấp dẫn đã góp phần định hình các cấu trúc thiên hà.
"Đây chính là mảnh ghép còn thiếu mà chúng tôi đang tìm kiếm", thành viên nhóm James Jee nói trong một tuyên bố. "Tất cả các hình dạng kỳ lạ và khí xoáy được quan sát thấy trong cụm Perseus hiện có ý nghĩa trong bối cảnh của một vụ sáp nhập lớn."
Cụm thiên hà là một số cấu trúc lớn nhất trong vũ trụ đã biết, bao gồm hàng nghìn thiên hà liên kết với nhau bởi lực hấp dẫn.
Các nhà khoa học từ lâu đã tin rằng các cụm này phát triển thông qua các vụ sáp nhập năng lượng cao, có thể là một số sự kiện mạnh mẽ nhất trong vũ trụ kể từ Vụ nổ lớn.
Với khối lượng bằng khoảng 600 nghìn tỷmặt trời, cụm Perseus từ lâu đã được coi là "đứa con tinh thần" của các cụm thiên hà. Tuy nhiên, cụm thiên hà mô hình này còn thiếu các dấu hiệu chỉ ra sự phát triển của nó thông qua sự hợp nhất.
Cho đến bây giờ vẫn vậy.
Cuộc điều tra này xoay quanh một hiện tượng gọi là "thấu kính hấp dẫn", lần đầu tiên được Albert Einstein dự đoán trong lý thuyết về lực hấp dẫn vĩ đại của ông vào năm 1915, được gọi là "thuyết tương đối rộng".
Thuyết tương đối rộng nêu rằng các vật thể có khối lượng khiến cho chính cấu trúc của không thời gian (sự thống nhất 4 chiều của không gian và thời gian) bị cong vênh, với lực hấp dẫn phát sinh từ độ cong này.
Khi ánh sáng từ một vật thể nền đi qua không thời gian bị cong vênh bởi một vật thể lớn, như một cụm thiên hà, đường đi của nó sẽ cong. Điều này có thể khiến ánh sáng được khuếch đại, do đó phóng đại vật thể nền đó, do đó có thuật ngữ "thấu kính".
Hiệu ứng này cũng có thể tiết lộ những điều về vật thể thấu kính, bao gồm cả cấu trúc của nó. Và vì vật chất tối có khối lượng và do đó làm cong không gian và làm chệch hướng ánh sáng thông qua ảnh hưởng hấp dẫn của nó, nên thấu kính cũng có thể tiết lộ sự phân bố hàm lượng vật chất tối của thấu kính hấp dẫn.
Trong trường hợp này, quá trình đó đã tiết lộ sự hiện diện của một "cục" vật chất tối khổng lồ trong cụm sao Perseus có khối lượng bằng 200 nghìn tỷ khối lượng mặt trời. Cụm này được liên kết với lõi của cụm Perseus bằng một cầu nối vật chất tối nhẹ hơn nhiều nhưng quan trọng.
Nhóm đã thực hiện mô phỏng cụm Perseus, cho thấy cụm này đã va chạm với cụm này khoảng 5 tỷ năm trước. Những gì còn lại của cụm này vẫnđang tạo hình cụm Perseus ngày nay.
Câu chuyện liên quan:
— Liệu vật chất tối có giúp lỗ đen phát triển đến kích thước quái vật trong vũ trụ sơ khai không?
— Vật chất tối được tạo thành từ gì? Nghiên cứu mới củng cố trường hợp về lỗ đen 'nguyên thủy'
— Các lỗ đen siêu lớn trong các thiên hà 'chấm đỏ nhỏ' lớn hơn 1.000 lần so với kích thước thực tế và các nhà thiên văn học không biết tại sao
"Bước đột phá này có thể thực hiện được nhờ kết hợp dữ liệu hình ảnh sâu từ Kính viễn vọng Subaru với các kỹ thuật thấu kính hấp dẫn tiên tiến mà chúng tôi phát triển — chứng minh sức mạnh của thấu kính trong việc hé lộ động lực ẩn giấu của các cấu trúc lớn nhất trong vũ trụ", Jee kết luận.
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào thứ Tư (ngày 16 tháng 4) trên tạp chí Thiên nhiên Thiên văn học.
Nguyên tố này, một "cụm phụ" mới được phát hiện, nằm cách 1,4 triệu năm ánh sáng về phía tây của NGC 1275, thiên hà trung tâm của cụm Perseus. Hai nguyên tố này dường như được kết nối bằng một "cầu nối" vật chất mờ nhạt.
Xương sống cấu trúc của cây cầu này là vật chất tối, "vật chất" bí ẩn nhất của vũ trụ. Vật chất tối vẫn vô hình về mặt hiệu quả khi không tương tác với ánh sáng, nhưng tương tác của nó với lực hấp dẫn đã góp phần định hình các cấu trúc thiên hà.
"Đây chính là mảnh ghép còn thiếu mà chúng tôi đang tìm kiếm", thành viên nhóm James Jee nói trong một tuyên bố. "Tất cả các hình dạng kỳ lạ và khí xoáy được quan sát thấy trong cụm Perseus hiện có ý nghĩa trong bối cảnh của một vụ sáp nhập lớn."
Cụm thiên hà là một số cấu trúc lớn nhất trong vũ trụ đã biết, bao gồm hàng nghìn thiên hà liên kết với nhau bởi lực hấp dẫn.
Các nhà khoa học từ lâu đã tin rằng các cụm này phát triển thông qua các vụ sáp nhập năng lượng cao, có thể là một số sự kiện mạnh mẽ nhất trong vũ trụ kể từ Vụ nổ lớn.
Với khối lượng bằng khoảng 600 nghìn tỷmặt trời, cụm Perseus từ lâu đã được coi là "đứa con tinh thần" của các cụm thiên hà. Tuy nhiên, cụm thiên hà mô hình này còn thiếu các dấu hiệu chỉ ra sự phát triển của nó thông qua sự hợp nhất.
Cho đến bây giờ vẫn vậy.
Đứa con tinh thần của các cụm thiên hà có một lịch sử bạo lực
Để giải quyết bí ẩn này, Jee và các đồng nghiệp đã sử dụng Kính viễn vọng Subaru và Hyper Suprime-Cam để thăm dò sâu hơn vào Perseus hơn bao giờ hết.Cuộc điều tra này xoay quanh một hiện tượng gọi là "thấu kính hấp dẫn", lần đầu tiên được Albert Einstein dự đoán trong lý thuyết về lực hấp dẫn vĩ đại của ông vào năm 1915, được gọi là "thuyết tương đối rộng".
Thuyết tương đối rộng nêu rằng các vật thể có khối lượng khiến cho chính cấu trúc của không thời gian (sự thống nhất 4 chiều của không gian và thời gian) bị cong vênh, với lực hấp dẫn phát sinh từ độ cong này.
Khi ánh sáng từ một vật thể nền đi qua không thời gian bị cong vênh bởi một vật thể lớn, như một cụm thiên hà, đường đi của nó sẽ cong. Điều này có thể khiến ánh sáng được khuếch đại, do đó phóng đại vật thể nền đó, do đó có thuật ngữ "thấu kính".
Hiệu ứng này cũng có thể tiết lộ những điều về vật thể thấu kính, bao gồm cả cấu trúc của nó. Và vì vật chất tối có khối lượng và do đó làm cong không gian và làm chệch hướng ánh sáng thông qua ảnh hưởng hấp dẫn của nó, nên thấu kính cũng có thể tiết lộ sự phân bố hàm lượng vật chất tối của thấu kính hấp dẫn.
Trong trường hợp này, quá trình đó đã tiết lộ sự hiện diện của một "cục" vật chất tối khổng lồ trong cụm sao Perseus có khối lượng bằng 200 nghìn tỷ khối lượng mặt trời. Cụm này được liên kết với lõi của cụm Perseus bằng một cầu nối vật chất tối nhẹ hơn nhiều nhưng quan trọng.
Nhóm đã thực hiện mô phỏng cụm Perseus, cho thấy cụm này đã va chạm với cụm này khoảng 5 tỷ năm trước. Những gì còn lại của cụm này vẫnđang tạo hình cụm Perseus ngày nay.
Câu chuyện liên quan:
— Liệu vật chất tối có giúp lỗ đen phát triển đến kích thước quái vật trong vũ trụ sơ khai không?
— Vật chất tối được tạo thành từ gì? Nghiên cứu mới củng cố trường hợp về lỗ đen 'nguyên thủy'
— Các lỗ đen siêu lớn trong các thiên hà 'chấm đỏ nhỏ' lớn hơn 1.000 lần so với kích thước thực tế và các nhà thiên văn học không biết tại sao
"Bước đột phá này có thể thực hiện được nhờ kết hợp dữ liệu hình ảnh sâu từ Kính viễn vọng Subaru với các kỹ thuật thấu kính hấp dẫn tiên tiến mà chúng tôi phát triển — chứng minh sức mạnh của thấu kính trong việc hé lộ động lực ẩn giấu của các cấu trúc lớn nhất trong vũ trụ", Jee kết luận.
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào thứ Tư (ngày 16 tháng 4) trên tạp chí Thiên nhiên Thiên văn học.
