Thiên hà của chúng ta đang trong quá trình va chạm. Trong khoảng 4,5 tỷ năm nữa, Dải Ngân hà sẽ va vào Thiên hà Andromeda đang tiến đến rất nhanh và các nhà thiên văn học vẫn đang cố gắng dự đoán điều gì sẽ xảy ra khi hai thiên hà va chạm.
Sự va chạm giữa thiên hà của chúng ta và thiên hà Andromeda là không thể tránh khỏi đã được biết đến từ lâu. Rõ ràng là từ các phép đo về sự dịch chuyển Doppler của các vạch quang phổ của nó mà Andromeda đang tiến đến, nhưng các phép đo như vậy chỉ có thể cho bạn biết về chuyển động hướng trực tiếp tới hoặc ra xa người quan sát.
Do đó, việc tìm ra liệu chúng ta có bị trúng trực tiếp hay suýt trượt hay không cần phải nghiên cứu cẩn thận về chuyển động của các thiên hà vệ tinh của Andromeda và chúng tiết lộ quỹ đạo của Andromeda khiến va chạm là không thể tránh khỏi.
Đưa thông tin này về vận tốc tương đối, ước tính khối lượng của các thiên hà và chi tiết về cấu trúc của chúng vào mô hình của chúng, các tác giả của một bài báo thú vị về vụ va chạm thiên hà này đã theo dõi sự kiện diễn ra.
Mặc dù các chi tiết phụ thuộc ở một mức độ nào đó vào cấu trúc thiên hà và đặc biệt là vào các giả định mà chúng ta đưa ra về các quầng vật chất tối chứa các đĩa nhìn thấy được của Dải Ngân hà và Andromeda, nhưng bức tranh chung vẫn rõ ràng.
Sau một loạt các lần cận kề ngoạn mục kéo dài hàng tỷ năm – và sẽ làm biến dạng cấu trúc của cả hai thiên hà – sự hợp nhất cuối cùng của Thiên hà Tiên nữ và Dải Ngân hà sẽ xảy ra trong khoảng 10 tỷ năm kể từ bây giờ.
Kết quả của vụ va chạm giữa Andromeda và Dải Ngân hà sẽ là một thiên hà mới, lớn hơn, nhưng thay vì có hình xoắn ốc như các tổ tiên của nó, hệ thống mới này kết thúc dưới dạng một hình elip khổng lồ.
Các tác giả của bài báo được đề cập đã đặt tên cho thiên hà mới này là ‘Milkdromeda’. Có điều gì đó về cái tên này khiến tôi thực sự khó chịu. Chắc chắn chúng ta cần một cái gì đó lớn hơn âm thanh? Nếu bạn có thể nghĩ ra một cái tên hay hơn, hãy cho chúng tôi biết bằng cách gửi email tới [email protected].
Lần đầu tiên, mô phỏng bao gồm các chi tiết về những gì xảy ra với các lỗ đen siêu nặng ẩn nấp ở cả hai trung tâm thiên hà. Cặp đôi này cuối cùng sẽ tạo thành một hệ nhị phân ở trung tâm của thiên hà mới, lớn hơn.
Tuy nhiên, mã nhị phân này không ổn định. Tương tác với môi trường xung quanh có nghĩa là cặp đôi sẽ xoắn ốc vào trong, phát ra sóng hấp dẫn khi chúng làm như vậy.
Chỉ trong khoảng 17 triệu năm nữa, cả hai sẽ ở đủ gần để sự mất mát năng lượng do các sóng hấp dẫn này tạo ra một vòng xoắn ốc hướng vào trong và sự hợp nhất cuối cùng.
Tín hiệu sóng hấp dẫn của một sự kiện như thế này không thể được phát hiện bởi LIGO (Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser), chỉ nhạy cảm với sự hợp nhất của các lỗ đen khối lượng thấp hơn và các sao neutron.
Trong tương lai, các mô phỏng chỉ ra rằng sứ mệnh LISA (Ăng-ten không gian giao thoa kế laser) của ESA sẽ quan sát các vụ hợp nhất như vậy với độ lệch đỏ xấp xỉ bằng hai – vì vậy trong một thập kỷ hoặc lâu hơn, chúng ta có thể thấy các dự đoán về số phận của Dải Ngân hà như thế nào lỗ đen phù hợp với các sự kiện tương tự ở nơi khác.
Bài báo kết thúc bằng một ghi chú buồn bã: ước tính của các tác giả là 10 tỷ năm để sự hợp nhất kết thúc lâu hơn so với các nghiên cứu trước đây, nhưng có nghĩa là Mặt trời sẽ không sống đủ lâu để tìm một ngôi nhà trong thiên hà mới.
Thay vào đó, chúng ta sẽ phải tận hưởng kết quả của các mô phỏng.
Chris Lintott đang đọc Sự hợp nhất trong tương lai của Dải Ngân hà với thiên hà Andromeda và số phận của các lỗ đen siêu nặng của chúng bởi Riccardo Schiavi et al. Đọc nó trực tuyến tại arxiv.org.
Bài viết này ban đầu xuất hiện trong số tháng 4 năm 2021 của Tạp chí BBC Sky at Night.