Cụm sao cầu (màu vàng) trong Đám mây Magellan Lớn. Ảnh: NASA/ESA/ESO.
Dải Ngân Hà chứa hơn 100 tỷ ngôi sao. Ít nhất hàng chục lần trong 12 tỷ năm qua, dải Ngân Hà đã va chạm với thiên hà hàng xóm và sáp nhập, "nuốt chửng" những ngôi sao lân cận và trộn lẫn chúng trong vườn ươm sao. Sau mỗi vụ sáp nhập, hình dáng, kích thước và chuyển động của dải Ngân Hà thay đổi vĩnh viễn, trở thành hình xoắn đặc trưng như ngày nay.
Trong nghiên cứu công bố trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, các nhà khoa học tìm hiểu nguyên nhân dẫn tới hình xoắn đó. Sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để nối các cụm sao theo độ tuổi, chuyển động và thành phần hóa học, nhóm nghiên cứu tìm thấy bằng chứng về 5 vụ sáp nhập thiên hà quy mô lớn (mỗi vụ bao gồm 100 triệu ngôi sao), có niên đại hơn 10 tỷ năm, bao gồm một vụ va chạm cổ đại chưa từng được mô tả trước đây.
Vụ va chạm mới phát hiện với thiên hà Kraken không chỉ giúp lấp đầy cây phả hệ bí ẩn của dải Ngân Hà mà còn giúp các nhà thiên văn học xâu chuỗi hình dạng thiên hà của chúng ta ở thuở sơ khai. Theo trưởng nhóm nghiên cứu Diederik Kruijssen, nhà thiên văn học ở Đại học Heidelberg tại Đức, sự kiện va chạm với Kraken là vụ sáp nhập quan trọng nhất mà dải Ngân Hà từng trải qua. Vụ sáp nhập diễn ra cách đây 11 tỷ năm khi dải Ngân Hà nhỏ hơn 4 lần so với ngày nay.
Trong nghiên cứu mới, Kruijssen và đồng nghiệp sử dụng mô phỏng máy tính để phân tích tất cả cụm sao cầu, những khối cầu đặc lâu đời chứa tới 1 triệu ngôi sao hình thành cùng lúc bên trong dải Ngân Hà. Thiên hà của chúng ta bao gồm ít nhất 150 cụm sao này. Các nhà thiên văn học cho rằng chúng là "hóa thạch" của những thiên hà cổ đại bị dải Ngân Hà "nuốt chửng" trong lịch sử.
Nhóm nghiên cứu phát triển một thuật toán AI để nhận dạng cụm sao cầu dựa trên đặc điểm chung của ngôi sao. Đầu tiên, họ chạy thuật toán trên hàng nghìn thiên hà mô phỏng. Sau khi thuật toán có thể dự đoán chính xác sự hình thành, tiến hóa và hủy diệt của cụm sao cầu trong các thiên hà mô phỏng, họ dùng nó cho dải Ngân Hà.
Sử dụng dữ liệu của tàu thăm dò không gian Gaia, thuật toán phân tích độ tuổi, chuyển động và thành phần hóa học của những cụm sao cầu đã biết để tái tạo các vụ sáp nhập đưa chúng tới đó. Phân tích của nhóm nghiên cứu dự đoán chính xác 4 vụ sáp nhập trong quá khứ của dải Ngân Hà, bao gồm vụ sáp nhập Gaia góp phần bổ sung cài tỷ ngôi sao cho thiên hà của chúng ta cách đây 9 tỷ năm cùng với vụ sáp nhập Kraken.
Theo kết quả của các nhà nghiên cứu, Kraken là vụ va chạm thiên hà lớn và cổ nhất trong lịch sử dải Ngân Hà. Vụ sáp nhập này xảy ra khi dải Ngân Hà mới chỉ bằng một phần nhỏ kích thước hiện tại, mang tới 13 cụm sao cầu vẫn có thể nhận dạng ngày nay. Nhóm nghiên cứu nghi ngờ có ít nhất 15 vụ sáp nhập khác trong quá khứ, mỗi vụ bao gồm ít nhất 10 triệu ngôi sao.
An Khang (Theo Space)