Có mấy loại thiên hà trong vũ trụ? Thiên hà chứa Trái Đất là loại nào?

[thuha19051234]

Thiên hà là một nhóm các vật thể thiên văn bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn. Nếu nghĩ đến các hành tinh và vệ tinh tự nhiên của chúng, sao chổi và tiểu hành tinh, các ngôi sao và tàn dư của sao (chẳng hạn như sao neutron hoặc sao lùn trắng), khí giữa các vì sao giữa chúng, bụi vũ trụ và tia vũ trụ, vật chất tối ... Tất cả những loại vật thể này đều được kết hợp với nhau bởi lực hấp dẫn giữ chúng hút nhau để tạo thành một hệ thống. Hệ thống đó - được gọi là thiên hà, và thiên hà chứa Trái Đất của chúng ta gọi là Dải Ngân Hà.
Còn vũ trụ rộng lớn chính là nơi trú ngụ của các thiên hà. Các nhà khoa học đã ước tính được số lượng thiên hà khác nhau dựa vào dữ liệu được thu thập bởi các loại kính viễn vọng và tàu thăm dò không gian liên hành tinh, chẳng hạn như Kính viễn vọng Hubble của NASA và tàu vũ trụ New Horizon của NASA. Vào năm 2020, họ tính toán rằng có khoảng hai nghìn tỷ thiên hà trong vũ trụ có thể quan sát được.
Và cũng giống như chúng ta hình dung, không phải tất cả các thiên hà đều giống nhau, thậm chí là rất khác nhau. Những quan sát thiên văn đã nhận ra một số loại thiên hà theo hình dáng trực quan của chúng. Hệ thống phân loại hình thái thiên hà này, được gọi là chuỗi Hubble, hoặc Hubble Tuning Fork, được phát minh bởi nhà thiên văn học người Mỹ Edwin Hubble vào năm 1926, nó được xem là một phần quan trọng trong nghiên cứu về sự tiến hóa của thiên hà.

Tiêu chí phân loại các thiên hà​

Sự phân loại thiên hà chủ yếu dựa trên hình dạng của chúng, nó được chia đại khái thành thiên hà elip và thiên hà xoắn ốc. Hubble đưa ra các con số của các thiên hà elip từ 0 đến 7, với các thiên hà E0 có hình dạng gần như tròn và E7 rất kéo dài và có hình elip. Còn các thiên hà xoắn ốc được gắn với các chữ cái từ "a" đến "c", với các thiên hà "Sa" có vẻ bị quấn chặt hơn và các thiên hà "Sc" bị quấn lỏng hơn. Đến lượt nó, các thiên hà xoắn ốc lại được chia nhỏ hơn nữa thành xoắn ốc bình thường và xoắn ốc có thanh (theo thứ tự Ba, Bb, Bc... trong tên gọi), với các thiên hà xoắn ốc có thanh chứa một thanh ngôi sao chạy qua chỗ phình trung tâm.

Loại thiên hà dạng thấu kính, được ký hiệu là S0, đại diện cho sự chuyển tiếp giữa hình elip và hình xoắn ốc. Hubble cũng phát hiện ra rằng một số thiên hà không phù hợp với hệ thống phân loại này - chúng có hình dạng kỳ lạ, rất nhỏ hoặc rất lớn, v.v. Đây được gọi là những thiên hà không đều.
Hệ thống Hubble sau đó được mở rộng bởi Gérard de Vaucouleurs, đây là nhà khoa học đã lập luận rằng các vòng và thấu kính cũng là những thành phần cấu trúc quan trọng của các thiên hà xoắn ốc. Hệ thống của De Vaucouleurs giữ nguyên sự phân chia cơ bản của Hubble về các thiên hà nhưng giới thiệu một hệ thống phân loại phức tạp hơn cho các thiên hà xoắn ốc dựa trên sự hiện diện và các loại thanh, vòng và nhánh xoắn ốc.
Sau đây là những đặc điểm cụ thể hơn của các loại thiên hà

1. Thiên hà hình elip​

Các thiên hà hình elip là phong phú nhất trong vũ trụ. Chúng có hình cầu hoặc hình bầu dục. Chúng không hoạt động nhiều vì không có nhiều khí cũng như bụi vũ trụ để hình thành các ngôi sao mới. Do đó, các thiên hà hình elip hầu hết được tạo thành từ các ngôi sao già có khối lượng thấp, và chúng không sáng như các loại thiên hà khác. Thiên hà elip cũng có xu hướng chứa ít khí và bụi hơn các thiên hà xoắn ốc, có nghĩa là ít ngôi sao được sinh ra hơn và các ngôi sao hiện có có xu hướng già hơn, phát ra nhiều ánh sáng đỏ hơn. Hệ thống thiên hà này sáng hơn ở vùng trung tâm, nơi có mật độ sao lớn hơn và có thể chứa lỗ đen siêu lớn. Theo dự đoán, lỗ đen này cung cấp cho các thiên hà hình elip một lực hấp dẫn cần thiết để giữ cho hệ thống có sự liên kết chặt chẽ hơn.
Xét về số lượng ước tính, các thiên hà hình elip chiếm khoảng một phần ba tổng số các thiên hà đã biết và từ 10-27% các thiên hà trong Siêu chòm thiên hà Virgo, một tập trung khối lượng của các thiên hà bao gồm Cụm sao Xử Nữ và nhóm Sao địa phương, hai nhóm thiên hà chứa thiên hà Milky Way (ngôi nhà to của Trái Đất) và thiên hà Andromeda, một trong những "hàng xóm" gần nhất của chúng ta.

Thiên hà elip chia làm 2 loại nhỏ hơn dựa vào kích thước của chúng:
- Các thiên hà hình elip khổng lồ, có thể chứa tới một nghìn tỷ ngôi sao và trải dài hai triệu năm ánh sáng. Để đi qua dải thiên hà này từ đầu đến cuối, bạn sẽ phải di chuyển liên tục trong một triệu năm với tốc độ ánh sáng. Các nhà thiên văn học tin rằng các thiên hà elip khổng lồ được hình thành do sự hợp nhất hoặc va chạm với các thiên hà elip khác. Theo nghiên cứu của nhà Daniel P. Whitmire, các thiên hà hình elip khổng lồ đã từng tồn tại với kích thước nhỏ hơn. Ở giai đoạn này, chúng có thể đã phát ra liều lượng bức xạ gây chết người cho các hành tinh trẻ bên trong chúng. Vì thế, giả thuyết của ông là các thiên hà hình elip khổng lồ không có khả năng chứa các hành tinh tiềm năng có thể sinh sống được.
- Các thiên hà elip lùn nhỏ có kích thước nhỏ hơn nhiều so với các thiên hà elip điển hình nhưng chúng lại phổ biến hơn các thiên hà elip khổng lồ. Chúng thường chứa rất ít khí và có rất ít bằng chứng về sự hình thành sao gần đây. Một trong những thiên hà elip lùn được biết đến nhiều nhất là Thiên hà elip lùn Nhân mã, rộng khoảng 10.000 năm ánh sáng và là một thiên hà vệ tinh quay xung quanh ở khoảng cách khoảng 50.000 năm ánh sáng từ trung tâm của Dải Ngân hà.

2. Thiên hà xoắn ốc​

Các thiên hà xoắn ốc được cho là có tần suất lặp lại nhiều nhất trong vũ trụ, chiếm khoảng 60% số lượng các thiên hà. Hình dạng của chúng là xoắn ốc đặc trưng, bao gồm một đĩa phẳng với các ngôi sao xung quanh, bụi vũ trụ và khí giữa các vì sao, chúng quay xung quanh một chỗ phình trung tâm được tạo thành từ các ngôi sao cũ hơn, mờ hơn. Chỗ phình được cho là chứa một lỗ đen siêu lớn.

Đĩa của các ngôi sao quay xung quanh chỗ phình tách thách các nhánh bao quanh thiên hà. Các nhánh xoắn ốc này chứa vô số khí và bụi và các ngôi sao trẻ hơn tỏa sáng rực rỡ trước khi tàn lụi thường xuyên. Ngoài ra, chỗ phình này cũng được bao quanh bởi một quầng thiên hà được tạo thành từ những ngôi sao già hơn, mờ hơn, trải rộng qua một số cụm sao.
Khoa học vẫn chưa hiểu đầy đủ về quá trình tạo ra và duy trì các nhánh xoắn ốc. Những thiên hà này có cách quay khác biệt - mọi thứ quay quanh cùng một tốc độ, vì vậy thời gian cần để hoàn thành một vòng quay hoàn toàn tăng lên theo khoảng cách từ trung tâm. Chính điều này cũng gây ra bất kỳ sự xáo trộn nào trong đĩa xoay thành dạng xoắn ốc. Và nếu đây là quá trình duy nhất liên quan đến việc tạo ra vòng xoắn, chúng ta có thể sẽ thấy các thiên hà với một số lượng lớn các nhánh xoắn ốc quấn chặt, tuy nhiên, hầu hết các thiên hà xoắn ốc có từ hai đến bốn nhánh chính.
Theo các nhà khoa học, dạng xoắn ốc cũng bị ảnh hưởng bởi các sóng mật độ, truyền qua đĩa và khiến các ngôi sao và khí "chất thành đống" ở đỉnh. Thiên hà của chúng ta - Dải Ngân Hà - gồm 4 nhánh xoắn ốc. Hai nhánh chính được gọi là Scutum-Centaurus và Perseus và hai nhánh phụ tên là Norma và Sagittarius. Nó cũng có một số nhánh được tạo thành từ các mảnh vỡ của các nhánh chính. Mặt trời nằm ở một trong những nhánh này ngoài cánh tay Nhân mã, được gọi là Orion Spur.

3. Thiên hà xoắn ốc có thanh chắn​

Thiên hà xoắn ốc có thanh chắn là những thiên hà xoắn ốc trong đó các "cánh tay" không kéo dài hết mức về tâm mà kết nối với các đầu của một trung tâm hình vạch được tạo bởi các ngôi sao trẻ và sáng. Theo một nghiên cứu của NASA vào năm 2008, các thanh này hình thành khi quỹ đạo của các ngôi sao trong một thiên hà xoắn ốc chuyển hướng khỏi đường đi của chúng sau một quá trình mất ổn định, thường liên quan đến tuổi và sự tiến hóa của thiên hà.
Những ngôi sao bị ảnh hưởng trong các vòng xoắn ốc thường bắt đầu mô tả một quỹ đạo dài hơn của trung tâm thiên hà, và vì thế nó trông giống như là một thanh được kéo dài ra. Cấu trúc thanh này dẫn luồng khí giữa các vì sao tới trung tâm của thiên hà xoắn ốc, cung cấp năng lượng cho sự hình thành sao. Khoảng 1 nửa số lượng thiên hà xoắn ốc đã biết có những thanh này, Dải Ngân Hà của chúng ta cũng được xếp vào dạng thiên hà xoắn ốc có thanh chắn.

4. Thiên hà dạng thấu kính​

Các thiên hà dạng thấu kính thường là trung gian, mang đặc điểm của các thiên hà elip và thiên hà xoắn ốc. Sở dĩ chúng được gọi là "thấu kính" vì chúng có hình dạng như một thấu kính, giống với các thiên hà xoắn ốc ở chỗ chúng đặc điểm phình ra và một đĩa phẳng bao quanh chúng. Tuy nhiên, các nhánh xoắn ốc của chúng không được xác định rõ ràng nên không có dạng hình xoắn ốc.
Sự hình thành của các thiên hà dạng thấu kính vẫn chưa được hiểu một cách tường tận. Có giả thuyết cho rằng cá thiên hà dạng thấu kính từng là các thiên hà xoắn ốc đã “già đi” và tiêu thụ phần lớn khí và bụi vũ trụ của chúng. Trên thực tế, các thiên hà dạng này không tạo ra một số lượng sao mới quan trọng vì chúng đã hết vật chất và điều kiện cần thiết để làm như vậy. Kết quả là chúng được tạo nên từ hầu hết các ngôi sao cũ, giống như các thiên hà hình elip. Một giải thuyết khác cũng đáng chú ý là các thiên hà dạng thấu kính được hình thành khi hai thiên hà xoắn ốc va vào nhau.

5. Thiên hà vô định hình​

Những thiên hà vô định hình hay còn gọi là thiên hà bất thường có những hình dạng khác lạ, chúng có thể có một số ít đặc điểm giống với các loại thiên hà nói trên, những không ở trong bất kỳ danh mục nào đã được phân loại của Hubble. Chúng thiếu các nhánh xoắn ốc và một chỗ phình của các thiên hà hạt nhât, nhìn chung chúng có xu hướng rất hỗn loạn. Một số nhà thiên văn học tin rằng các thiên hà bất thường này ban đầu có thể là thiên hà hình elip hoặc xoắn ốc bị thay đổi cấu trúc, do sự hợp nhất hoặc tương tác với các thiên hà khác.

Điều này có khả năng cao xảy ra với Magellanic Clouds, hai thiên hà lùn không đều quay quanh Dải Ngân hà và có lẽ đã bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn của nó, khiến chúng biến dạng thành hình dạng bất thường hiện tại. Nhiều thiên hà vô định hình có vẻ đã hình thành trước so với thiên hà xoắn ốc nhưng lại tạo sao sau thiên hà elip, khiến một số nhà thiên văn đưa ra giả thuyết rằng các thiên hà vô định hình này có thể đang ở giai đoạn "trung gian".
Các thiên hà vô hình này cũng có thể được phân loại thành loại Irr I và Irr II, không có bất kỳ loại cấu trúc nào dễ nhận biết, ngoài ra còn có các thiên hà dIrr (lùn và vô định hình). Các thiên hà vô định hình thường có kích thước nhỏ nhất trong các loại thiên hà, và chúng có thể chứa nhiều khí và bụi vũ trụ, cũng như cả các ngôi sao già và trẻ.

6. Thiên hà bất thường​

Hay còn gọi là thiên hà kỳ dị, là những thiên hà không phù hợp với bất kỳ phân loại nào khác của sơ đồ phân loại Hubble vì chúng khác thường về hình dạng, kích thước hoặc thành phần. Chúng được cho là được hình thành do sự va chạm của hai hoặc nhiều thiên hà do lực hấp dẫn liên tục tương tác với nhau. Đây cũng là lý do tại sao nhiều thiên hà bất thường cũng được gọi là thiên hà tương tác, với hình dạng cực kỳ khác thường, tốc độ hình thành sao cao và nhiều hơn một hạt nhân trung tâm đang hoạt động.
Một trong những thiên hà bất thường nổi tiếng nhất là Thiên hà Antennae, chúng đang tương tác với nhau trong chòm sao Corvus, dự kiến sẽ va chạm hoàn toàn để hợp nhất trong khoảng 400 triệu năm nữa.

>>> Vũ trụ có co hẹp lại được không?
Nguồn interesting