Những giả thiết về hình dạng xoắn ốc của thiên hà Milky Way

 Thiên hà Milky Way của chúng ta là một thiên hà xoắn ốc vô cùng ngoạn mục. Tuy nhiên, các nhà thiên văn học vẫn luôn thắc mắc về chính hình dạng xoắn ốc này. Vì vậy, họ đã tạo ra một mô hình mô phỏng máy tính của khoảng 100 triệu "hạt sao" để xem chúng hình thành như thế nào.

Mô hình mô phỏng thiên hà xoắn ốc, với hơn 100 triệu hạt sao hình thành 'hình dạng quen thuộc' của một thiên hà xoắn ốc.

Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Wisconsin-Madison và Trung tâm vật lý học thiên thể Harvard-Smithsonian đã thực hiện mô phỏng để giải quyết câu hỏi về nguồn gốc và lịch sử cánh tay xoắn ốc trong các thiên hà đĩa cổ xưa.

Ảnh chụp từ kính viễn vọng Hubble. Một nghiên cứu mới cho thấy cánh tay xoắn ốc là tự tồn tại, liên tục, và duy trì ổn định

Mô phỏng máy tính thực hiện theo các chuyển động với khoảng 100 triệu hạt chịu tác động của trọng lực và lực tương tác vật lý thiên văn khác. Nguồn gốc và số phận của các cánh tay xoắn ốc biểu tượng của các thiên hà đĩa đã được thảo luận bởi các nhà vật lý học thiên thể trong nhiều thập kỷ, có hai giả thuyết chính như sau.

Một giả thiết là hình dạng xoắn ốc chỉ là trạng thái không ổn định, có thể còn tiếp tục thay đổi.

Một lý thuyết thứ hai là các vật chất tạo nên thiên hà này - các ngôi sao, khí và bụi - bị ảnh hưởng bởi sự khác biệt về trọng lực và ùn tắc, giống như xe vào giờ cao điểm, duy trì cánh tay xoắn ốc trong thời gian dài. Đây là kết quả sự ảnh hưởng của các đám mây phân tử khổng lồ trong khu vực hình thành sao.

Khi đưa vào mô phỏng, các đám mây phân tử đủ để bắt đầu hình thành cánh tay xoắn ốc, nhưng để duy trì chúng vô thời hạn thì vẫn còn là câu hỏi.

Ban đầu sự hình thành của các thiên hà lấy năng lượng từ sự nhiễu loạn sau vụ nổ lớn, nhưng theo thời gian các nhiễu loạn được loại bỏ, các thiên hà lúc này tự vận động bằng chính lực hấp dẫn nội tại, tiếp tục duy trì hình dạng xoắn ốc và ngày càng bành trướng ra.