Các nhà thiên văn học chưa biết chính xác các thiên hà đầu tiên hình thành như thế nào, bởi vì thời kỳ sơ khai của vũ trụ rất khó quan sát. Mặc dù vậy, họ đã có một số manh mối.
Theo Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, vũ trụ hiện đại có những nơi có mật độ rất cao, chẳng hạn như các thiên hà và những nơi có mật độ rất thấp, như khoảng trống giữa các thiên hà. Nhưng tất cả các quan sát đều chỉ ra rằng vũ trụ sơ khai hầu như không có bất kỳ sự khác biệt nào về mật độ trong vũ trụ.
Bắt đầu từ một khối vật chất nhỏ
Dải Ngân Hà có lẽ bắt đầu sự sống giống như bất kỳ thiên hà nào khác - như một khối vật chất nhỏ có mật độ lớn hơn một chút so với mức trung bình của vũ trụ. Khối này hầu như được tạo thành từ vật chất tối, dạng vật chất không tương tác với ánh sáng. Bởi vì cụm nhỏ đó có mật độ cao hơn một chút so với mức trung bình, nên nó có lực hấp dẫn mạnh hơn một chút so với môi trường xung quanh. Lực kéo lớn hơn đó cho phép nó thu hút nhiều vật chất tối hơn vào trong, khiến nó thậm chí còn có trọng lực lớn hơn và lại tiếp tục thu hút nhiều vật chất tối hơn.
 |
| Trung tâm đầy bụi của Dải Ngân Hà hiện nay. Ảnh: NASA
|
Theo Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard Smithsonian, Dải Ngân Hà thời kỳ sơ khai không hề đơn độc. Nó được bao quanh bởi một số khối vật chất tối lân cận. Cuối cùng, những khối vật chất tối đầu tiên đó phát triển đủ lớn để kéo vật chất bình thường vào, tập hợp thành các cụm dày đặc và hình thành nên những ngôi sao đầu tiên. Những cụm đó ngày nay vẫn còn bên trong và xung quanh Dải Ngân Hà và được gọi là cụm sao cầu hay quần tinh cầu. Chúng chứa những ngôi sao già nhất trong thiên hà với một số ngôi sao gần 13 tỷ năm tuổi.
Quá trình “cá lớn nuốt cá bé”
Các khối vật chất tối ban đầu cùng với các tập hợp sao của chúng cuối cùng đã hợp nhất để tạo thành Dải Ngân Hà nguyên thủy vào khoảng 12 tỷ năm trước. Khi sự hợp nhất đó xảy ra, Dải Ngân Hà nổi lên như một thực thể riêng biệt trong vũ trụ, tách biệt với môi trường xung quanh. Lực hấp dẫn khổng lồ của nó kéo theo ngày càng nhiều vật chất tối và khí, khiến nó lớn lên nhanh chóng.
Theo Bách khoa toàn thư về Thiên văn học và Vật lý thiên văn của Viện Công nghệ California, khi nó lớn lên, phần lớn khí dồn vào trung tâm. Khi khí sụp đổ, nó tạo thành một đĩa mỏng, quay nhanh. Đĩa này bắt đầu nhanh chóng tạo ra các ngôi sao. Sau vài tỷ năm, Dải Ngân Hà đã trải qua thời kỳ hình thành sao nhanh chưa từng có trong thiên hà.
Nhưng các vụ sáp nhập vẫn chưa kết thúc. Sử dụng các quan sát từ vệ tinh Gaia, các nhà thiên văn học đã xác định được hơn chục tập hợp sao trong Dải Ngân Hà có vẻ hơi khác so với các ngôi sao lân cận của chúng. Những bộ sưu tập này có các ngôi sao có cùng độ tuổi, thành phần nguyên tố và vận tốc tương tự nhau.
Theo EarthSky.org, các nhà thiên văn học tin rằng những cụm này đại diện cho phần còn lại của các thiên hà nhỏ hơn rơi vào Dải Ngân Hà hàng tỷ năm trước. Lực hấp dẫn mạnh mẽ của thiên hà của chúng ta đã xé toạc những kẻ xâm nhập kém may mắn đó, ăn thịt chúng và chỉ để lại những tàn dư nhỏ phía sau.
Hiện tại và tương lai
Dải Ngân Hà vẫn chưa từ bỏ việc “ăn thịt” đồng loại của nó: nó hiện đang xé nát các vệ tinh gần nhất của nó, trong đó có Đám mây Magellan Lớn và Nhỏ. Thật thú vị, Dải Ngân Hà đã không bị sáp nhập với một thiên hà có khối lượng tương tự trong toàn bộ lịch sử 13 tỷ năm của nó.
Những vụ sáp nhập này rất thảm khốc: vụ va chạm kích hoạt sự hình thành nhanh chóng của rất nhiều ngôi sao đến mức không còn đủ khí để hình thành các thế hệ mới. Sau một vụ sáp nhập lớn, các thiên hà có xu hướng trở thành đỏ hơn và chết chóc, nghĩa là chúng chỉ chứa đầy những ngôi sao nhỏ, mờ nhạt và đỏ.
Tuy nhiên, Dải Ngân Hà đang trong quá trình va chạm với “hàng xóm” lớn gần nhất của nó, thiên hà Andromeda, theo NASA. Trong khoảng 4 tỷ năm nữa, hai thiên hà sẽ bắt đầu va chạm và Dải Ngân Hà liệu có thể trở thành “cá lớn” một lần nữa hay sẽ biến mất?