Hệ Ngân Hà có khối lượng bao nhiêu? Đây là một câu hỏi dễ đặt ra nhưng lại khó trả lời. Bạn có thể tưởng tượng độ khó của nó giống như một tế bào trong cơ thể bạn đang cố gắng xác định tổng khối lượng cơ thể. Bất chấp thách thức đó, một nghiên cứu mới đã tính toán chính xác khối lượng của hệ Ngân Hà, và khối lượng này nhỏ hơn nhiều so với những gì chúng ta từng nghĩ.
Có một cách để xác định khối lượng của một thiên hà là nhìn vào cái gọi là đường cong quay (rotation curve) của nó. Đo tốc độ của các ngôi sao trong thiên hà so với khoảng cách của chúng với trung tâm thiên hà. Bởi vì tốc độ quay của một ngôi sao tỷ lệ thuận với khối lượng vật chất trong quỹ đạo của nó, cho nên từ đường cong quay của thiên hà, bạn có thể lập bản đồ hàm khối lượng trên bán kính và biết được tổng khối lượng của nó.
Vì đã đo đường cong quay của một số thiên hà gần hệ Ngân Hà, chẳng hạn như Andromeda, nên chúng ta biết khá chính xác khối lượng của nhiều thiên hà.
Nhưng vì chúng ta ở trong hệ Ngân Hà nên chúng ta không có được góc nhìn rõ ràng về các ngôi sao trong khắp thiên hà. Bởi vì ở phía trung tâm thiên hà của chúng ta có rất nhiều khí và bụi, cho nên chúng ta thậm chí không thể nhìn thấy những ngôi sao ở phía xa.
Và thay vì tiến hành đo khối lượng thiên hà theo cách thông thường, trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã đo đường cong quay bằng hydro trung hòa, một chất phát ra ánh sáng yếu có bước sóng khoảng 21 cm. Tuy cách này không chính xác như việc đo các ngôi sao, nhưng nó đã cho chúng ta ý tưởng sơ bộ về khối lượng của hệ Ngân Hà.
Nhóm nghiên cứu cũng đã xem xét chuyển động của các cụm sao cầu quay quanh quầng sáng của hệ Ngân Hà. Từ các quan sát đó, ước tính tốt nhất của họ về khối lượng của hệ Ngân Hà là khoảng một nghìn tỷ lần khối lượng Mặt trời.
Ngoài ra, nghiên cứu mới này dựa trên dữ liệu được phát hành lần thứ ba của tàu vũ trụ Gaia, về vị trí của hơn 1,8 tỷ ngôi sao và chuyển động của hơn 1,5 tỷ ngôi sao.
Mặc dù con số trên chỉ là một phần nhỏ so với 100-400 tỷ ngôi sao ước tính có trong thiên hà của chúng ta, nhưng nó là một con số đủ lớn để tính toán chính xác đường cong quay. Đó chính là điều những gì nhóm nghiên cứu đã làm.
Kết quả thu được về đường cong quay chính xác đến mức nhóm nghiên cứu có thể xác định được hiện tượng gọi là sự suy giảm Kepler xảy ra ở khu vực bên ngoài của hệ Ngân Hà, nơi tốc độ của các sao bắt đầu giảm dần theo định luật Kepler do gần như toàn bộ khối lượng của thiên hà đều ở gần trung tâm.
Kết quả tốt nhất dựa trên dữ liệu mà nhóm nghiên cứu đạt được là khối lượng hệ Ngân Hà là vào khoảng 200 tỷ khối lượng Mặt trời, bằng 1/5 ước tính trước đó. Ngoài ra, kết quả còn cho thấy giới hạn khối lượng tối đa mà thiên hà của chúng ta có thể đạt được là 540 tỷ, bằng một nửa so với giá trị chúng ta từng nghĩ. Điều này có nghĩa là hệ Ngân Hà có thể có ít vật chất tối hơn đáng kể so với các ước tính trước đây.
Theo Science Alert
