Trong 30 năm, các nhà vật lý thiên văn dự đoán tốc độ quay thanh thiên hà của Dải Ngân hà chậm lại nhưng đây là lần đầu tiên đo được điều này.

Theo nghiên cứu mới của các nhà khoa học Đại học London và Đại học Oxford, Anh, điều này mang lại dạng kiến thức mới về bản chất của vật chất tối - hoạt động giống như một đối trọng làm chậm quá trình quay.

Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Các nhà nghiên cứu đã phân tích các quan sát của kính viễn vọng không gian Gaia về một nhóm lớn các ngôi sao dòng Hercules cộng hưởng với thanh khiến dòng sao này chuyển động vòng quanh với tốc độ tương tư như vòng quay của thanh thiên hà.

Những ngôi sao này bị lực hấp dẫn của thanh thiên hà quay giữ lại. Hiện tượng tương tự cũng xảy ra với các tiểu hành tinh Trojan và Greek của sao Mộc, vốn quay quanh các điểm Lagrange của sao Mộc (phía trước và phía sau sao Mộc). Nếu vòng quay của thanh thiên hà bị chậm lại, những ngôi sao này sẽ di chuyển ra xa hơn ở thiên hà, giữ cho chu kỳ quỹ đạo của chúng khớp với chu kỳ quay của thanh.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng, những ngôi sao trong dòng Hercules mang "dấu vân tay" hóa học - chúng giàu nguyên tố nặng hơn (hay còn gọi là kim loại trong thiên văn học). Điều này chứng tỏ những ngôi sao đó đã chu du khỏi tâm thiên hà bởi ở tâm thiên hà vốn có những ngôi sao và khí hình thành sao giàu kim loại gấp khoảng 10 lần so với ngoài thiên hà.

Sử dụng dữ liệu này, nhóm nghiên cứu suy ra rằng thanh thiên hà được tạo thành từ hàng tỉ ngôi sao và hàng nghìn tỉ khối lượng Mặt trời, đã quay chậm lại ít nhất 24% kể từ khi hình thành.

Đồng tác giả, Tiến sĩ Ralph Schoenrich, khoa Vật lý và Thiên văn học, Đại học College London, cho biết: "Đối trọng làm chậm vòng quay này phải là vật chất tối. Cho đến nay, chúng ta mới chỉ có thể suy ra vật chất tối bằng cách lập bản đồ thế hấp dẫn của các thiên hà và trừ đi phần đóng góp của vật chất nhìn thấy".

"Nghiên cứu của chúng tôi cung cấp một loại phép đo mới về vật chất tối - không phải về thế năng hấp dẫn của nó, mà là về khối lượng quán tính (đường đặc trưng động lực học) của nó, làm chậm sự quay của thanh" - ông nói thêm.

Đồng tác giả, nghiên cứu sinh tiến sĩ Rimpei Chiba, Đại học Oxford, cho biết: "Phát hiện của chúng tôi cung cấp một triển vọng hấp dẫn về hạn chế bản chất của vật chất tối, vì các mô hình khác nhau sẽ thay đổi lực kéo quán tính này lên thanh thiên hà".

Dải Ngân hà, giống như các thiên hà khác, được cho là nằm trong một "vầng hào quang" vật chất tối mở rộng ra ngoài rìa khả kiến ​​của thiên hà.

Vật chất tối bí ẩn trong vũ trụ vốn không thể nhìn thấy và chưa xác định được bản chất. Sự tồn tại của vật chất tối được suy ra từ các thiên hà đang hoạt động như thể chúng được bao phủ bởi một khối lượng lớn hơn đáng kể cho với những gì con người có thể nhìn thấy.

Dải Ngân hà là một thiên hà xoắn ốc có thanh, với một thanh dày gồm các ngôi sao ở giữa và các nhánh xoắn ốc trải dài qua đĩa bên ngoài thanh. Thanh quay cùng chiều với thiên hà.