Hệ Ngân Hà của chúng ta có quay quanh thứ gì đó không?

[june04]

Dường như mọi vật thể trong không gian đều quay quanh một thứ gì đó. Các mặt trăng quay quanh các hành tinh. Các hành tinh quay quanh các ngôi sao. Các ngôi sao quay quanh trung tâm của các thiên hà. Vậy các thiên hà - và đặc biệt là hệ Ngân Hà - có quay quanh một thứ gì đó không?

Để trả lời cho câu hỏi trên, trước tiên chúng ta cần biết cách mà quỹ đạo của một thiên thể xuất hiện. Xét hai vật thể quay quanh nhau, lực hấp dẫn của chúng sẽ tác động lên nhau và giúp chúng gắn kết với nhau. Khi đó, các vật thể quay quanh khối tâm chung của chúng - điểm mà bạn có thể đặt một hệ thống nằm cân bằng trên đó. Tuy nhiên, trong trường hợp một vật thể lớn hơn rất nhiều so với vật kia như Mặt trời và Trái đất, hoặc Trái đất và Mặt trăng, thì khối tâm sẽ nằm bên trong vật thể lớn hơn. Điều này khiến vật thể lớn hơn không dịch chuyển nhiều, còn vật thể nhỏ hơn di chuyển trên một con đường gần tròn xung quanh vật thể lớn hơn.

Ở quy mô lớn hơn, mọi thứ trở nên phức tạp hơn một chút. Thiên hà của chúng ta là một phần tử của tập hợp các thiên hà có tên gọi là Nhóm Địa phương, bao gồm hệ Ngân Hà; thiên hà Andromeda; một thiên hà xoắn ốc nhỏ hơn gọi là Triangulum; một số thiên hà lùn bao gồm Đám mây Magellan Lớn và Nhỏ. Hệ Ngân Hà và thiên hà Andromeda là hai thiên thể lớn nhất trong Nhóm Địa phương. Bởi vì khối lượng của hai thiên hà này tương đương, cho nên khối tâm của chúng nằm giữa và làm chúng quay quanh nhau.

Nhưng quỹ đạo của hệ Ngân Hà không tròn hay elip như quỹ đạo của các hành tinh quanh Mặt trời. Thay vào đó, cả hệ Ngân Hà và thiên hà Andromeda đều có quỹ đạo hướng tâm.

"Hãy tưởng tượng lực hấp dẫn của hai vật thể kéo chúng lại với nhau, và chúng không chuyển động theo bất kỳ cách nào khác ngoài lực hấp dẫn. Chúng sẽ chỉ di chuyển trực tiếp trên đường hướng về phía nhau. Đó là một quỹ đạo hướng tâm thuần túy", Chris Mihos, một nhà thiên văn học tại Đại học Case Western Reserve ở Ohio cho biết. Quỹ đạo của hệ Ngân Hà không hoàn toàn hướng tâm, có một chút chuyển động ngang giữa hai thiên hà, Mihos nói thêm.

Bởi vì có quỹ đạo hướng tâm, hệ Ngân Hà và Andromeda cuối cùng sẽ va chạm khoảng 4,5 tỷ năm nữa. Tuy nhiên, các ngôi sao riêng lẻ bên trong các thiên hà này sẽ không va chạm vào nhau vì chúng ở khoảng cách rất xa. Thay vào đó, các thiên hà sẽ đi xuyên qua nhau và tách ra một lần nữa - nhưng không lâu.

"Các thiên hà sau đó sẽ quay trở lại và tụ lại với nhau. Và, trong vòng hàng trăm triệu hoặc hàng tỷ năm, chúng sẽ thực sự hợp nhất với nhau thành một thiên hà lớn hơn", Mihos nói.

Các tương tác hấp dẫn có thể sẽ khiến các ngôi sao trong cả hai thiên hà chen lấn nhau, đủ để thiên hà sau khi hợp nhất trở thành một thiên hà hình elip chứ không phải là một thiên hà xoắn ốc như hiện tại. Ngoài ra, việc sáp nhập cũng có thể làm nóng các đám khí dọc theo các nhánh xoắn ốc của mỗi thiên hà để hình thành các ngôi sao mới.

Quỹ đạo của các cấu trúc lớn hơn như Nhóm Địa phương thậm chí còn khó xác định hơn, nhưng nó “chắc chắn đang di chuyển", theo Mihos. Nhóm Địa phương đang bị kéo về phía Cụm Xử Nữ, nơi chứa hàng trăm thiên hà và nằm cách đó khoảng 65 triệu năm ánh sáng. Nhưng Nhóm Địa phương sẽ không bao giờ đến được đó, bởi vì sự giãn nở của vũ trụ đang kéo hệ Ngân Hà ra xa nhanh hơn lực hấp dẫn của Cụm Xử Nữ đang kéo nó lại.