Dải Ngân Hà đang bị kéo đi trong vũ trụ bởi một lực vô hình

Thiên hà của chúng ta, dải Ngân Hà, đang bị đẩy đi trong vũ trụ bởi một lực lớn vô hình, theo nghiên cứu mới đăng trên tạp chí Nature. Các nhà khoa học đã phát hiện ra một thứ gọi là Vùng đẩy Lưỡng cực (Dipole Repeller), nó có thể lý giải cho việc thiên hà của chúng ta di chuyển trong vũ trụ.

Vùng hấp dẫn Shapley

Các nhà khoa học đã phát hiện rằng mọi thứ trong vũ trụ đều đang vận động. Trái Đất đang quay quanh trục của nó và quay quanh Mặt Trời. Mặt Trời và phần của lại trong hệ Mặt Trời quay xung quay trung tâm của dải Ngân Hà. Dải Ngân Hà, cùng với các thiên hà khác trong Siêu quần thiên hà Laniakea di chuyển cùng nhau trong không gian với vận tốc 2 triệu km/h (hơn 630km/giây).

Siêu quần thiên hà Laniakea chứa hàng ngàn thiên hà, bao gồm cả dải Ngân Hà của chúng ta

Nhưng đó không phải là hành trình bất định. Các nhà nghiên cứu từ lâu đã tin rằng thiên hà của chúng ta bị hấp dẫn đến một vùng dày đặc các siêu quần thiên hà cách chúng ta 750 triệu năm ánh sáng, gọi là Điểm tập trung Shapley hay Vùng hấp dẫn Shapley.

“Thông thường, các thiên hà bay xa nhau vì sự giãn nở của vũ trụ,” ông Tully cho biết. “Tuy nhiên, mỗi thiên hà chịu một lực hấp dẫn từ các thiên hà lân cận dẫn đến các chuyển động chệch hướng – hướng đến gần các vùng có mật độ cao hơn và rời xa các khu vực có mật độ thấp. Hệ Mặt Trời của chúng ta là một phần rất nhỏ nằm trong thiên hà có tên là Ngân Hà. Vì Ngân Hà của chúng ta cũng tham gia vào dòng chảy, nên chúng ta đang di chuyển.”

Nhưng không chỉ là lực kéo, các nhà khoa học còn phát hiện ra cả lực đẩy…

Phát hiện Vùng đẩy Lưỡng cực từ dòng chảy thiên hà

Với sự tiếp sức của các kính viễn vọng lớn, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một bản đồ 3 chiều của dòng chảy thiên hà. Các thiên hà như dải Ngân Hà của chúng ta trôi theo sự phân bố của vật chất, vì vậy chúng có xu hướng trôi xa các vùng trống trải, thưa thớt trong không gian và hướng về các vùng có nhiều vật chất.

Bằng cách tạo bản đồ dòng chảy, nhà nghiên cứu Brent Tully và đồng nghiệp của ông đã tìm ra Vùng đẩy Lưỡng cực (Dipole Repeller). 

“Chúng tôi phát hiện ra một mô hình dòng chảy giống hình ảnh của dòng nước do trọng lực tạo ra,” Tully nói. “Cụ thể là, chúng tôi thực hiện một thủ thuật toán học bằng cách đảo ngược lực hấp dẫn để xem các dòng chảy kết thúc ở đâu. Các dòng chảy kết thúc tại Vùng đẩy Lưỡng cực.”

Các thiên hà sáng chói dày đặc và tập trung, tạo ra lực kéo của Vùng hấp dẫn Shapley. Giờ đây, các nhà nghiên cứu tin rằng Dải Ngân Hà không chỉ bị kéo. Nó đang nhận được một lực đẩy từ một khoảng trống vũ trụ đằng sau Ngân Hà.

Dòng chảy trong vũ trụ. Dải Ngân Hà của chúng ta thuộc Siêu quần thiên hà Laniakea nằm ở trung tâm của mô hình. Tấm ảnh này cho thấy lực kéo của Vùng hấp dẫn Shapley và lực đẩy của Vùng đẩy Lưỡng cực (ảnh: Yehuda Hoffman và đồng sự)

Vì Vùng đẩy Lưỡng cực có mật độ thấp, chỉ có một vài thiên hà trong khoảng trống lớn của nó, vùng trống này hoạt động như một lực đẩy. Vũ trụ này tràn đầy các vùng hấp dẫn và vùng đẩy, nhưng độ sáng của các vùng hấp dẫn dễ bị phát hiện hơn. Do mật độ thấp, các vùng đẩy biểu hiện ra là những khoảng không trống rỗng, bất kể kích thước to nhỏ ra sao.

“Giờ đây chúng tôi đã tìm thấy một khoảng không ở hướng đối diện, nó tạo ra một ‘lực đẩy’ theo nghĩa là không có lực kéo”, theo Brent Tully. Ông cho biết. “Giống như trong một cuộc kéo co, nếu một đầu có nhiều người hơn thì dây sẽ bị kéo về phía đó và bỏ xa đầu yếu hơn.”

Lý giải về Vùng đẩy Lưỡng cực

Tưởng tượng rằng bạn có một vũ trụ mà ở đó mật độ các vật chất là đồng đều. Ở tất cả các hướng, ở tất cả các vị trí, vũ trụ đều được lấp đầy với các vật chất với mật độ giống nhau. Nếu bạn đặt một vật chất ở khoảng cách nhất định ở bên trái, bạn sẽ bị hút về phía trái bởi lực hấp dẫn.

Nhưng nếu bạn bỏ ra một số vật chất ở bên tay phải, bạn cũng sẽ bị hút về phía tay trái. Trong một vũ trụ có mật độ hoàn toàn đồng nhất, bạn sẽ bị hút bởi các lực hút bằng nhau từ mọi hướng. Nhưng nếu bạn loại bỏ một số vật chất từ một hướng nào đó, lực hút của nó sẽ không mạnh như trước nữa, khi đó bạn sẽ bị hút về phía ngược lại.

Khái niệm lưỡng cực rất phổ biến trong lĩnh vực điện từ, nơi mà chúng ta biết rằng rằng cực âm sẽ có lực hút và cực dương sẽ có lực đẩy. Nếu bạn hình dung Vùng đẩy Lưỡng cực theo khái niệm này, thì cực âm sẽ là vùng có nhiều vật chất hơn và cực dương sẽ là vùng có ít vật chất hơn, do đó nó sẽ tạo ra lực kéo dẫn đến chuyển động của Siêu quần thiên hà của chúng ta.

Khái niệm lưỡng cực trong điện từ trường

Các nhà khoa học đã rất khó khăn trong việc tìm kiếm các vùng có mật độ vật chất thấp trong vũ trụ, vì các vùng có mật độ vật chất trung bình và các vùng mật độ thấp là khá xa với dải Ngân Hà của chúng ta. Tuy nhiên, với việc phát hiện ra Vùng đẩy Lưỡng Cực, dường như nó đóng góp 50% cho chuyển động của Siêu quần thiên hà của chúng ta.

Video mô phỏng về Vùng đẩy Lưỡng cực:

Thiện Tâm tổng hợp

Xem thêm: