Điều gì điều khiển sự chuyển động của các thiên hà?

Trong thế giới chúng ta đang sống, vô số vật thể không ngừng chuyển động và thay đổi, còn trong vũ trụ, những chuyển động, thay đổi đó càng mãnh liệt và có quy mô lớn hơn. Lý thuyết về lực hấp dẫn phổ quát cho chúng ta biết rằng độ lớn của lực hấp dẫn thường liên quan đến khối lượng của các thiên thể. 

Lấy hệ Trái Đất–Mặt Trăng làm ví dụ, khối lượng của Trái Đất lớn hơn Mặt Trăng nên Mặt Trăng bị hút bởi lực hấp dẫn của Trái Đất và quay quanh Trái Đất. Trong Hệ Mặt Trời, khối lượng của Mặt Trời chiếm phần lớn thiên hà và trở thành trung tâm hấp dẫn của Hệ Mặt Trời, Trái Đất và các thiên thể khác chuyển động tròn quanh Mặt Trời. Tuy nhiên, Hệ Mặt Trời chỉ là một phần rất nhỏ của vũ trụ. 

Khi con người tiếp tục mở rộng khám phá, chúng ta đã phát hiện ra vô số thiên hà tương tự như Hệ Mặt Trời, cùng nhau tạo thành Dải Ngân hà. Ngoài ra còn có một lỗ đen siêu lớn ở trung tâm Dải Ngân hà, nó tạo ra lực hấp dẫn cực lớn và thu hút vô số thiên hà tương tự như Hệ Mặt Trời quay quanh nó. Tuy nhiên, Dải Ngân hà không phải là nơi tận cùng của vũ trụ. Ở quy mô lớn hơn, còn có các cấu trúc như cụm thiên hà và siêu đám. 

Vì vậy, trong giới học thuật, người ta thường coi các thiên thể được điều khiển bởi cùng một lực hấp dẫn như một hệ thống để nghiên cứu. Nghiên cứu và quan sát gần đây đã phát hiện ra rằng có một vùng dị thường về lực hấp dẫn nằm ở trung tâm của siêu đám Laniakea, nơi được dự đoán là một nguồn hấp dẫn khổng lồ. Nguồn hấp dẫn này được gọi là “Điểm Hút Lớn – Great Attractor”.

Khi nói đến việc phát hiện ra Điểm Hút Lớn, chúng ta phải nhắc đến lịch sử khám phá vũ trụ của con người. Việc khám phá vũ trụ ban đầu của con người chủ yếu dựa vào quan sát. Khi lý thuyết Vụ nổ lớn trở thành lý thuyết chính thống về nguồn gốc của vũ trụ, bức xạ nhiệt, như một sản phẩm do Vụ nổ lớn để lại, đã trở thành một phần của lý thuyết “nền vi sóng vũ trụ”. 

Theo lý thuyết này, bức xạ vi sóng được coi là thứ lâu đời nhất trong vũ trụ. Thông qua việc quan sát những bức xạ vi sóng này, chúng ta hy vọng sẽ tiết lộ được bí mật về nguồn gốc của vũ trụ. Tuy nhiên, trong một thời gian dài, nghiên cứu của các nhà khoa học về nền vi sóng vũ trụ chỉ giới hạn ở vật lý lý thuyết và họ vẫn chưa biết gì về việc đo bức xạ cụ thể. 

Phải đến năm 1948, qua nhiều cuộc khảo sát và nghiên cứu, nhiệt độ của bức xạ nền vũ trụ của chúng ta mới được xác định là 2,8 Kelvin. Khám phá này là một bước tiến quan trọng trong hiểu biết của con người về vũ trụ. Sau vụ nổ Big Bang, vật chất bắt đầu kết hợp và thay đổi, hình thành nên nhiều nguồn nhiệt khác nhau. Những nguồn nhiệt này có thể hướng dẫn chúng ta khám phá những bí ẩn của vũ trụ. 

Dựa trên lý thuyết nền tảng này, khi các nhà nghiên cứu khoa học tiến hành lập bản đồ bức xạ nhiệt vũ trụ, họ phát hiện ra rằng có một sự chênh lệch nhỏ về nhiệt độ ở hai đầu của Dải Ngân hà, sự khác biệt này khiến người ta suy đoán rằng Dải Ngân hà của chúng ta đang bị hút bởi một lực lượng bí ẩn nào đó. 

Cho đến những năm 1980, khi các nhà khoa học đang nghiên cứu hiện tượng dịch chuyển đỏ của các thiên thể, họ vô tình phát hiện ra rằng có một số lượng lớn các thiên hà cổ đại nằm ở hướng Centauri và Hydra, chúng va chạm với nhau và giải phóng năng lượng khổng lồ.  

Phát hiện này đã làm dấy lên suy đoán trong cộng đồng khoa học rằng có thể có một nguồn lực hấp dẫn rất lớn ở khu vực này. Điều đáng ngạc nhiên là điểm thu hút khổng lồ này lại nằm trên cùng một mặt phẳng trực quan với đĩa Ngân hà, điều này cho phép các nhà khoa học nghiên cứu sâu hơn trong vài năm tới, nhưng do có nhiều lớp cản trở nên họ không thể nhìn vào những bí ẩn của nó. 

Bằng cách quan sát chuyển động của các thiên hà xung quanh, các nhà khoa học phát hiện ra rằng khu vực dị thường hấp dẫn này cách Trái Đất khoảng 150 triệu đến 250 triệu năm ánh sáng và năng lượng mà nó giải phóng sẽ ảnh hưởng đến các thiên hà xung quanh trong phạm vi hàng trăm triệu năm ánh sáng, khiến chúng bị ảnh hưởng.

Phải đến tháng 9 năm 2014, các nhà khoa học mới đạt được bước đột phá mới trong nghiên cứu về lực hút khổng lồ thông qua việc định nghĩa vận tốc hướng tâm của thiên hà. Họ đã phát hiện ra Siêu đám Laniakea, một siêu đám khổng lồ chứa nhiều cụm thiên hà, ước tính có khoảng 100.000 thiên hà có kích thước bằng Dải Ngân hà trong toàn bộ siêu đám. Đường kính của nó vào khoảng 520 triệu năm ánh sáng, điều đó có nghĩa là lực hút khổng lồ này ảnh hưởng đến chuyển động của các thiên thể trong bán kính 260 triệu năm ánh sáng. 

Nguồn năng lượng khổng lồ như vậy đã khơi dậy sự quan tâm lớn của các nhà khoa học, những người mong muốn tìm hiểu nó là gì và tại sao nó lại có sức mạnh to lớn như vậy. Những câu hỏi này đã trở thành chủ đề thảo luận cấp bách trong cộng đồng thiên văn học. Hiện tại, cộng đồng học thuật đã đưa ra một số quan điểm về bản chất của các nguồn khổng lồ.

Hầu hết các học giả tin rằng lực này chắc chắn không phải do lỗ đen hay thiên thể nào khác gây ra. Dựa trên những quan sát trước đây, chúng ta biết rằng thường có những lỗ đen siêu lớn ở trung tâm các thiên hà, chẳng hạn như Sagittarius A ở trung tâm Dải Ngân hà. Lực hấp dẫn mà nó giải phóng có thể ảnh hưởng đến chuyển động của toàn bộ thiên hà. 

Tuy nhiên, hiện tượng phổ biến này dường như không giải thích được tính chất của các lực hút khổng lồ. Các quan sát thiên văn cho thấy để tạo ra chuyển động của số lượng lớn siêu thiên hà với phạm vi va chạm 520 triệu năm ánh sáng, khối lượng của nhân hút khổng lồ phải gấp ít nhất 20.000 lần khối lượng của Dải Ngân hà. Loại khối lượng này chắc chắn không phải là thứ mà lỗ đen có thể đạt được. 

Nếu lỗ đen không thể giải thích được lực hút khổng lồ thì đó có thể là lực hấp dẫn do chính một thiên hà tạo ra không? Theo kết quả quan sát, có một khoảng cách nhất định giữa khối lượng của cụm thiên hà Magna nơi được cho là có lực hút khổng lồ và khối lượng mà lực hút khổng lồ lẽ ra phải có. Vì vậy, lực hấp dẫn của Cụm Magna chắc chắn không phải là nguồn gốc của lực hút khổng lồ. Vậy cụm thiên hà nào có thể có nhiều năng lượng đến vậy?

Theo dấu hiệu chuyển động ở các cụm thiên hà xung quanh, siêu đám Sharpe ở khoảng cách 650 triệu năm ánh sáng có thể có lực hấp dẫn mạnh như vậy. Người ta suy đoán rằng đường kính của cụm thiên hà này có thể đạt tới khoảng 4 tỷ năm ánh sáng và một thiên hà khổng lồ như vậy có thể có khả năng tạo ra nguồn lực hút khổng lồ. 

Mặc dù không chắc chắn liệu chúng có khối lượng gấp 20.000 lần Dải Ngân hà hay không, nhưng siêu đám Sharpe được nhiều người coi là vật thể liên kết hấp dẫn lớn nhất được biết đến và có thể tạo ra lực hấp dẫn rất lớn. 

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng sự hiểu biết hiện tại của chúng ta về nguồn gốc của lực hấp dẫn khổng lồ còn rất hạn chế và đây chỉ là giả thuyết. Mặc dù lực hút khổng lồ có sức mạnh đáng kinh ngạc như vậy nhưng nó sẽ không gây ra tác động thảm khốc đến sự vận hành và ổn định chung của vũ trụ. Điều này là do các thiên hà và cấu trúc trong vũ trụ được hình thành trong quá trình tiến hóa của vũ trụ và có sự thích nghi tương đối cân bằng với sự tồn tại của lực hút khổng lồ. Khi lực hút khổng lồ tác động, nó cũng tuân theo các quy luật vật lý của vũ trụ và sự cân bằng lực lượng. Dù hiện nay chúng ta chưa thể hiểu được bản chất của nhân hút khổng lồ nhưng với sự tiến bộ của công nghệ và sự mở rộng các góc nhìn quan sát, một ngày nào đó chúng ta sẽ làm sáng tỏ được bí ẩn của nó. 

 Tham khảo: Zhihu