Các nhà thiên văn học đã tình cờ phát hiện ra một thiên hà ma khác dường như không có vật chất tối.
Vật chất tối, là chất vô hình mà các nhà thiên văn học tin rằng thống trị vũ trụ, cung cấp khung hấp dẫn để các thiên hà tập hợp và phát triển. Việc phát hiện ra một thiên hà không có vật chất tối quả thực rất khó hiểu, giống như việc tìm thấy một cái bóng không có nguồn.
Tuy nhiên, trong thập kỷ qua, một số lần nhìn thấy như vậy đã được báo cáo — tất cả đều được gọi là "thiên hà siêu khuếch tán", có kích thước bằng Dải Ngân Hà của chúng ta nhưng lại cực kỳ thưa thớt trong các ngôi sao.
Thành viên mới nhất của bộ sưu tập khó hiểu này, được gọi là FCC 224, nằm ở rìa của Cụm Fornax, một tập hợp các thiên hà nằm cách chúng ta khoảng 65 triệu năm ánh sáng Trái Đất.
Liên quan: Vật chất tối là gì?
Đầu tiên được phát hiện vào năm 2024, FCC 224 là một thiên hà lùn tự hào có một chục cụm sao sáng, liên kết chặt chẽ — một quần thể phong phú bất thường so với kích thước của nó, thường thấy ở các thiên hà lớn hơn, giàu vật chất tối — nhưng dường như lại thiếu chất bí ẩn này. Nó cũng chiếm một vùng lân cận vũ trụ khác biệt rõ rệt so với các thiên hà khác thiếu vật chất tối, cho thấy những vật thể như vậy có thể không phải là những sự cố bất ngờ riêng lẻ mà đúng hơn là đại diện cho một lớp thiên hà lùn phổ biến hơn, trước đây chưa được công nhận, theo hai bài báo bổ sung được công bố vào tháng trước.
"Không có mô hình hình thành thiên hà nào hiện có trong mô hình vũ trụ học tiêu chuẩn của chúng ta hiện có thể giải thích được cách thức hình thành thiên hà này", Maria Buzzo, một ứng cử viên tiến sĩ về vật lý thiên văn tại Đại học Công nghệ Swinburne ở Úc, người đứng đầu một trong những nghiên cứu mới, cho biết trong tuyên bố.
Sử dụng dữ liệu từ Đài quan sát Keck ở Hawaii, Buzzo và nhóm của cô đã theo dõi chuyển động của một chục cụm sao trong FCC 224. Các phép đo này cho thấy tốc độ chậm giữa các cụm, một chỉ báo quan trọng cho thấy thiên hà này không có lực hấp dẫn mạnh như mong đợi từ vật chất tối, nghiên cứu mới báo cáo. Các nhà nghiên cứu cho biết không có kịch bản nào được biết đến có thể giải thích đầy đủ các đặc tính của FCC 224.
Một nhóm khác, do nhà thiên văn học Yimeng Tang tại Đại học California, Santa Cruz dẫn đầu, đã so sánh các đặc tính của FCC 224 với các thiên hà khác dường như không có vật chất tối, tập trung vào hai vật thể ma trong nhóm NGC 1052 cách xa khoảng 65 triệu năm ánh sáng trong chòm sao Cetus.
Tang và các đồng nghiệp của ông đề xuất rằng FCC 224, giống như các thiên hà lùn NGC 1052, được hình thành từ một vụ va chạm tốc độ cao của các thiên hà giàu khí. Trong sự kiện như vậy, khí tách khỏi vật chất tối và sự hình thành sao tiếp theo trong khí bị đẩy ra tạo thành một hoặc nhiều thiên hà không có vật chất tối.
Các bài viết liên quan:
— Vật chất tối có thể tồn tại trong một lớp sương mù dày đặc xung quanh các xác chết của sao
— Vật chất tối cuối cùng cũng có thể tự bộc lộ thông qua các tương tác tự thân
— Đài quan sát Keck: Kính viễn vọng đôi trên Mauna Kea
Bài viết trước nghiên cứu phát hiện ra rằng hai thiên hà trong nhóm NGC 1052, DF2 và DF4, thuộc về một vệt dài từ bảy đến 11 các thiên hà thiếu vật chất tối hình thành trong cùng một vụ va chạm cổ xưa. FCC 224 có khả năng cũng có một thiên hà sinh đôi, Tang và nhóm của ông gợi ý trong nghiên cứu của họ.
Một ứng cử viên là thiên hà FCC 240 gần đó, dường như có cùng kích thước, hình dạng và hướng với FCC 224. Các nhà nghiên cứu cho biết nếu các quan sát sắp tới xác nhận các đặc tính chung, điều này sẽ cung cấp bằng chứng quan trọng hỗ trợ cho kịch bản va chạm để hình thành FCC 224.
Ngoài ra, FCC 224 có thể là kết quả của một môi trường hỗn loạn, năng lượng cao, nơi sự hình thành sao dữ dội từ các cụm sao quá lớn đã đẩy vật chất tối ra khỏi thiên hà, nhóm nghiên cứu cho biết.
"FCC 224 đóng vai trò là điểm dữ liệu quan trọng trong nỗ lực của chúng tôi nhằm xác định và nghiên cứu các thiên hà thiếu vật chất tối khác", Buzzo cho biết trong tuyên bố. "Bằng cách mở rộng quy mô mẫu, chúng tôi có thể tinh chỉnh hiểu biết của mình về các thiên hà hiếm này và về vai trò của vật chất tối trong quá trình hình thành thiên hà lùn".
Vật chất tối, là chất vô hình mà các nhà thiên văn học tin rằng thống trị vũ trụ, cung cấp khung hấp dẫn để các thiên hà tập hợp và phát triển. Việc phát hiện ra một thiên hà không có vật chất tối quả thực rất khó hiểu, giống như việc tìm thấy một cái bóng không có nguồn.
Tuy nhiên, trong thập kỷ qua, một số lần nhìn thấy như vậy đã được báo cáo — tất cả đều được gọi là "thiên hà siêu khuếch tán", có kích thước bằng Dải Ngân Hà của chúng ta nhưng lại cực kỳ thưa thớt trong các ngôi sao.
Thành viên mới nhất của bộ sưu tập khó hiểu này, được gọi là FCC 224, nằm ở rìa của Cụm Fornax, một tập hợp các thiên hà nằm cách chúng ta khoảng 65 triệu năm ánh sáng Trái Đất.
Liên quan: Vật chất tối là gì?
Đầu tiên được phát hiện vào năm 2024, FCC 224 là một thiên hà lùn tự hào có một chục cụm sao sáng, liên kết chặt chẽ — một quần thể phong phú bất thường so với kích thước của nó, thường thấy ở các thiên hà lớn hơn, giàu vật chất tối — nhưng dường như lại thiếu chất bí ẩn này. Nó cũng chiếm một vùng lân cận vũ trụ khác biệt rõ rệt so với các thiên hà khác thiếu vật chất tối, cho thấy những vật thể như vậy có thể không phải là những sự cố bất ngờ riêng lẻ mà đúng hơn là đại diện cho một lớp thiên hà lùn phổ biến hơn, trước đây chưa được công nhận, theo hai bài báo bổ sung được công bố vào tháng trước.
"Không có mô hình hình thành thiên hà nào hiện có trong mô hình vũ trụ học tiêu chuẩn của chúng ta hiện có thể giải thích được cách thức hình thành thiên hà này", Maria Buzzo, một ứng cử viên tiến sĩ về vật lý thiên văn tại Đại học Công nghệ Swinburne ở Úc, người đứng đầu một trong những nghiên cứu mới, cho biết trong tuyên bố.
Sử dụng dữ liệu từ Đài quan sát Keck ở Hawaii, Buzzo và nhóm của cô đã theo dõi chuyển động của một chục cụm sao trong FCC 224. Các phép đo này cho thấy tốc độ chậm giữa các cụm, một chỉ báo quan trọng cho thấy thiên hà này không có lực hấp dẫn mạnh như mong đợi từ vật chất tối, nghiên cứu mới báo cáo. Các nhà nghiên cứu cho biết không có kịch bản nào được biết đến có thể giải thích đầy đủ các đặc tính của FCC 224.
Một nhóm khác, do nhà thiên văn học Yimeng Tang tại Đại học California, Santa Cruz dẫn đầu, đã so sánh các đặc tính của FCC 224 với các thiên hà khác dường như không có vật chất tối, tập trung vào hai vật thể ma trong nhóm NGC 1052 cách xa khoảng 65 triệu năm ánh sáng trong chòm sao Cetus.
Tang và các đồng nghiệp của ông đề xuất rằng FCC 224, giống như các thiên hà lùn NGC 1052, được hình thành từ một vụ va chạm tốc độ cao của các thiên hà giàu khí. Trong sự kiện như vậy, khí tách khỏi vật chất tối và sự hình thành sao tiếp theo trong khí bị đẩy ra tạo thành một hoặc nhiều thiên hà không có vật chất tối.
Các bài viết liên quan:
— Vật chất tối có thể tồn tại trong một lớp sương mù dày đặc xung quanh các xác chết của sao
— Vật chất tối cuối cùng cũng có thể tự bộc lộ thông qua các tương tác tự thân
— Đài quan sát Keck: Kính viễn vọng đôi trên Mauna Kea
Bài viết trước nghiên cứu phát hiện ra rằng hai thiên hà trong nhóm NGC 1052, DF2 và DF4, thuộc về một vệt dài từ bảy đến 11 các thiên hà thiếu vật chất tối hình thành trong cùng một vụ va chạm cổ xưa. FCC 224 có khả năng cũng có một thiên hà sinh đôi, Tang và nhóm của ông gợi ý trong nghiên cứu của họ.
Một ứng cử viên là thiên hà FCC 240 gần đó, dường như có cùng kích thước, hình dạng và hướng với FCC 224. Các nhà nghiên cứu cho biết nếu các quan sát sắp tới xác nhận các đặc tính chung, điều này sẽ cung cấp bằng chứng quan trọng hỗ trợ cho kịch bản va chạm để hình thành FCC 224.
Ngoài ra, FCC 224 có thể là kết quả của một môi trường hỗn loạn, năng lượng cao, nơi sự hình thành sao dữ dội từ các cụm sao quá lớn đã đẩy vật chất tối ra khỏi thiên hà, nhóm nghiên cứu cho biết.
"FCC 224 đóng vai trò là điểm dữ liệu quan trọng trong nỗ lực của chúng tôi nhằm xác định và nghiên cứu các thiên hà thiếu vật chất tối khác", Buzzo cho biết trong tuyên bố. "Bằng cách mở rộng quy mô mẫu, chúng tôi có thể tinh chỉnh hiểu biết của mình về các thiên hà hiếm này và về vai trò của vật chất tối trong quá trình hình thành thiên hà lùn".
