Vũ trụ được tạo thành từ các nhóm khổng lồ sao được gọi là các thiên hà. MỘT Galaxia Nó là tập hợp các ngôi sao, bụi và khí được giữ lại với nhau bằng trọng lực. Những cấu trúc vũ trụ này hình thành trong hàng tỷ năm từ các đám mây khí và bụi co lại dưới lực hấp dẫn của chính chúng.
Các loại thiên hà và sự hình thành của chúng
Có nhiều loại khác nhau thiên hà và mỗi loại có hình dạng và cấu trúc khác nhau. Các nhà thiên văn học phân loại các thiên hà thành bốn loại lớn: xoắn ốc, hình elip, dạng thấu kính e không thường xuyên. Sự phân loại này ban đầu được đề xuất bởi Edwin Hubble vào những năm 1930 và vẫn được sử dụng cho đến ngày nay.
Sự hình thành của một thiên hà phụ thuộc vào một số yếu tố, chẳng hạn như tốc độ quay của đám mây khí ban đầu, tương tác hấp dẫn với các thiên hà lân cận khác và quá trình hình thành sao bên trong. Nếu một đám mây có đủ động lượng góc, nó có thể tiến hóa thành một thiên hà xoắn ốc với đĩa và cánh tay xoắn ốc; Nếu không có nó, nó có thể trở thành một thiên hà hình elip hoặc hình thấu kính.
Thiên hà xoắn ốc
Các thiên hà xoắn ốc, giống như của chúng ta dải Ngân Hà, có thể dễ dàng nhận ra bởi các cánh tay xoắn ốc sáng chói của chúng kéo dài từ lõi nhỏ gọn. Những cánh tay này được tạo thành từ các ngôi sao trẻ, bụi và khí liên sao. Các nhánh của các thiên hà xoắn ốc cũng là nơi diễn ra quá trình hình thành sao mãnh liệt, nơi các ngôi sao mới tiếp tục được sinh ra từ khí nén trong các đám mây tạo nên chúng.
Thiên hà elip
Mặt khác, các thiên hà hình elip có hình dạng tròn hoặc hình bầu dục hơn và thiếu các nhánh xoắn ốc xác định. Chúng chủ yếu bao gồm những ngôi sao cũ và chứa rất ít khí và bụi, ngụ ý tốc độ hình thành sao thấp so với các thiên hà xoắn ốc. Những cái lớn hơn được gọi là người khổng lồ hình elip và chúng là một trong những cấu trúc lớn nhất trong vũ trụ.
Thiên hà dạng thấu kính
Các thiên hà dạng thấu kính là loại thiên hà trung gian giữa thiên hà xoắn ốc và thiên hà hình elip. Mặc dù chúng có dạng đĩa giống như các thiên hà xoắn ốc nhưng chúng thiếu cấu trúc xác định của các nhánh xoắn ốc. Thành phần của nó bao gồm cả sao già và sao trẻ, tốc độ hình thành sao ở mức vừa phải.
Các thiên hà bất thường
Cuối cùng, các thiên hà không đều không có hình dạng hoặc cấu trúc xác định. Nhiều trong số chúng là kết quả của sự va chạm hoặc tương tác với các thiên hà khác. Những va chạm này làm mất tổ chức các cấu trúc thiên hà, hình thành các thiên hà không đều với các đám mây khí và bụi trộn lẫn với các ngôi sao rải rác.
Sự chuyển động và giãn nở của vũ trụ
Các thiên hà không tĩnh tại; tất cả đều được tìm thấy trong cử động. Chuyển động này là do lực hấp dẫn tác động lên từng cá nhân và sự giãn nở của chính vũ trụ. Edwin Hubble, một nhà thiên văn học nổi tiếng, là người đã chứng minh vào những năm 1920 rằng vũ trụ đang giãn nở.
Hubble quan sát thấy rằng hầu hết các thiên hà đang di chuyển ra xa thiên hà của chúng ta, điều này ngụ ý rằng vũ trụ đã không ngừng giãn nở kể từ Big Bang. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng ca đỏ, khi sóng ánh sáng từ các thiên hà kéo dài về phía phần đỏ của quang phổ điện từ khi chúng di chuyển ra xa chúng ta.
Sử dụng thông tin này, các nhà thiên văn học có thể tính toán rằng vũ trụ khoảng 13.800 tỷ năm tuổi. Cái này mở rộng Nó không chỉ ảnh hưởng đến sự phân bố của các thiên hà mà còn ảnh hưởng đến sự tiến hóa của chúng. Khi vũ trụ tiếp tục giãn nở, các thiên hà càng di chuyển ra xa nhau hơn, khiến không gian giữa chúng càng trở nên rộng lớn hơn.
Dải Ngân hà và vị trí của chúng ta trong vũ trụ
Thiên hà của chúng ta, dải Ngân Hà, là một trong nhiều thiên hà xoắn ốc trong vũ trụ. Nó có đường kính khoảng 100.000 năm ánh sáng và nằm trong một nhóm thiên hà được gọi là Nhóm địa phương, bao gồm các thiên hà đáng chú ý khác như Andromeda và Mây Magellanic.
Ở trung tâm dải Ngân hà có một lỗ đen siêu lớn được gọi là Nhân Mã A*, xung quanh đó là tất cả các ngôi sao và các thành phần của quỹ đạo thiên hà của chúng ta. Dải Ngân hà cũng có một số thiên hà vệ tinh quay quanh nó, chẳng hạn như Đám mây Magellanic đã nói ở trên, là những thiên hà nhỏ hơn và gần hơn.
Va chạm thiên hà và sáp nhập Andromeda
Các thiên hà không chỉ di chuyển ra xa nhau mà nhiều thiên hà còn có thể va chạm với nhau trong hàng triệu năm. Va chạm giữa các thiên hà có thể tạo ra các cấu trúc phức tạp và gây ra sự bùng nổ hình thành sao khổng lồ.
Một ví dụ rõ ràng về va chạm trong tương lai là sự tương tác giữa thiên hà andromeda và dải ngân hà. Cả hai thiên hà đang trong quá trình va chạm và dự kiến sẽ hợp nhất thành một thiên hà hình elip khổng lồ duy nhất trong khoảng 4.500 tỷ năm nữa. Sự hợp nhất này sẽ ảnh hưởng đáng kể đến hình dạng và nội dung của cả hai thiên hà.
Vật chất tối và các thiên hà
Một phần quan trọng khác của sự hiểu biết về các thiên hà là sự hiện diện của cái mà chúng ta gọi là vật chất tối. Nó là một dạng vật chất mà chúng ta không thể nhìn thấy trực tiếp nhưng nó gây ra lực hấp dẫn rất lớn lên các thiên hà. Nếu không có sự hiện diện của vật chất tối, nhiều thiên hà sẽ không thể duy trì cấu trúc hoặc giải thích tốc độ quay của chúng.
Khi các nhà thiên văn học quan sát các thiên hà quay tròn, họ phát hiện ra rằng các ngôi sao ở rìa ngoài của các thiên hà chuyển động nhanh hơn nhiều so với mức bình thường, xét đến khối lượng có thể nhìn thấy được. Để giải thích sự khác biệt này, các nhà khoa học đưa ra giả thuyết về sự tồn tại của vật chất tối, thứ sẽ đóng góp đủ khối lượng để duy trì sự kết hợp của thiên hà.
Vera rubin, nhà thiên văn học người Mỹ, là người tiên phong trong lĩnh vực này khi nghiên cứu đường cong quay của các thiên hà, đặt nền móng cho nghiên cứu vật chất tối hiện đại.
Tuy nhiên, vật chất tối vẫn là một trong những bí ẩn lớn nhất của thiên văn học hiện đại, vì nó vẫn chưa được quan sát trực tiếp dù có nhiều nghiên cứu đang diễn ra.
Nghiên cứu về các thiên hà đã cho phép các nhà thiên văn học hiểu rõ hơn về vũ trụ mà chúng ta đang sống và mặc dù chúng ta đã khám phá được nhiều điều nhưng vẫn còn nhiều điều phải tìm hiểu. Các thiên hà tiếp tục mê hoặc chúng ta và thách thức chúng ta mở rộng tầm nhìn và kiến thức của mình.