Khảo cổ học ngoài thiên hà: Tái dựng lịch sử 12 tỷ năm của thiên hà xoắn ốc NGC 1365

Lần đầu tiên trong lịch sử thiên văn học, các nhà khoa học đã áp dụng thành công phương pháp khảo cổ học hóa học chi tiết cho một thiên hà nằm ngoài dải Ngân hà, mở ra một lĩnh vực nghiên cứu hoàn toàn mới mang tên "khảo cổ học ngoài thiên hà". Nghiên cứu mang tính đột phá này, được công bố trên tạp chí Nature Astronomy vào ngày 23 tháng 3 năm 2026, đã tái hiện lại hành trình lịch sử kéo dài 12 tỷ năm của thiên hà xoắn ốc NGC 1365. Bằng cách phân tích các "dấu vân tay" hóa học lưu lại trong khí vũ trụ, nhóm nghiên cứu do Giáo sư Lisa Kewley, Giám đốc Trung tâm Vật lý Thiên văn | Harvard & Smithsonian (CfA), dẫn đầu đã đánh dấu cột mốc quan trọng khi lần đầu tiên kỹ thuật này được thực hiện với độ chi tiết cao như vậy bên ngoài thiên hà của chúng ta.

Dữ liệu phục vụ dự án được thu thập từ chương trình khảo sát TYPHOON, sử dụng kính thiên văn Irénée du Pont tại Đài quan sát Las Campanas. Thiết bị này cung cấp độ phân giải không gian cực cao, cho phép các chuyên gia phân tích tỉ mỉ từng vùng hình thành sao riêng lẻ. Nhóm nghiên cứu đã lập bản đồ phân bố oxy trên hơn 4.500 điểm ảnh không gian (spaxels) trong lòng NGC 1365. Oxy được chọn làm nguyên tố dẫn đường then chốt vì nó được tạo ra nhanh chóng bởi các ngôi sao khối lượng lớn và phân tán khắp nơi thông qua các vụ nổ siêu tân tinh. Những bản đồ oxy này hoạt động như một tấm bia đá cổ đại, nơi mỗi quá trình từ vụ nổ sao đến các vụ sáp nhập thiên hà đều để lại những dấu vết riêng biệt có thể giải mã được.

Kết quả nghiên cứu xác nhận rằng NGC 1365 khởi đầu là một hệ thống nhỏ với vùng trung tâm hình thành từ rất sớm, trở nên giàu oxy trong khoảng thời gian từ 11,9 đến 12,5 tỷ năm trước thông qua các vụ sáp nhập với những thiên hà lùn. Các cánh tay xoắn ốc ở phía ngoài phát triển muộn hơn, được bồi đắp bởi các quá trình tích tụ vật chất sau đó. Để giải mã các tín hiệu hóa học phức tạp, các nhà nghiên cứu đã đối chiếu quan sát thực nghiệm với các mô phỏng vũ trụ học từ dự án Illustris, cụ thể là mô hình TNG0053, sau khi phân tích khoảng 20.000 thiên hà mô phỏng. Dự án Illustris, với sự đóng góp quan trọng của Volker Springel và Mark Vogelsberger, là một chương trình mô phỏng quy mô lớn về sự tiến hóa của các thiên hà trong vũ trụ.

Trước đây, phương pháp khảo cổ học thiên hà chủ yếu chỉ được áp dụng cho dải Ngân hà để tìm hiểu về nguồn gốc của chính chúng ta, vì vậy nghiên cứu này đại diện cho một bước tiến vượt bậc trong ngành vật lý thiên văn. Việc lựa chọn NGC 1365, một thiên hà nằm trong Cụm Thiên hà Fornax cách Trái đất khoảng 18,1 megaparsec, là một quyết định chiến lược. Do thiên hà này hướng mặt phẳng đĩa trực diện về phía Trái đất, việc thu thập dữ liệu trở nên thuận lợi hơn nhiều, giúp mang lại hình ảnh sắc nét và có độ phân giải cao. Những phát hiện này đã củng cố mô hình vũ trụ học chung, khẳng định rằng các thiên hà xoắn ốc lớn, bao gồm cả Ngân hà, tăng trưởng thông qua vô số vụ sáp nhập với các lân bang nhỏ hơn.

Giáo sư Lars Hernquist, chuyên gia vật lý thiên văn tại Harvard và nhà thiên văn học tại CfA, nhấn mạnh rằng nghiên cứu đã minh chứng rõ nét cách các quá trình mô phỏng định hình thiên hà qua hàng tỷ năm. Việc áp dụng phương pháp này cho NGC 1365 cung cấp một nền tảng quan trọng cho các nghiên cứu so sánh về sự tiến hóa thiên hà, giúp giới khoa học trả lời câu hỏi cơ bản: liệu con đường phát triển của dải Ngân hà là điển hình hay là duy nhất trong số các hệ thống xoắn ốc lớn. Sự tương thích cao giữa dữ liệu thực tế và mô phỏng Illustris đã mang lại độ tin cậy lớn cho dòng thời gian tăng trưởng của NGC 1365, xác nhận rằng phần lõi của nó đã được làm giàu nguyên tố từ giai đoạn sơ khai, trong khi các cấu trúc bên ngoài được xây dựng dần dần theo thời gian.