Ngân Hà là gì?

Ngân Hà, còn gọi là sông Ngân, dải Ngân Hà, Thiên Hà, là một thiên hà (galaxy) mà hệ Mặt Trời nằm trong đó. Nó xuất hiện trên bầu trời như một dải sáng mờ kéo dài từ chòm sao Tiên Hậu (Cassiopeia) ở phía bắc đến chòm sao Nam Thập Tự (Crux) ở phía nam. Dải Ngân Hà sáng hơn về phía chòm sao Nhân Mã (Sagittarius) là chỗ trung tâm của dải Ngân Hà. Một dữ kiện thực tế là dải Ngân Hà chia bầu trời thành hai phần xấp xỉ bằng nhau chứng tỏ hệ Mặt Trời nằm rất gần với mặt phẳng của thiên hà này.


Hình chụp hồng ngoại đĩa Ngân Hà

Các tên gọi Ngân Hà, sông Ngân và Thiên Hà trong tiếng Việt bắt nguồn từ Trung Quốc. Vào những đêm trời quang nhìn lên bầu trời ta có thể thấy một dải màu trắng bạc kéo dài do rất nhiều ngôi sao tạo thành. Nó được người Trung Quốc hình tượng hoá thành hình ảnh một dòng sông chảy trên trời và gọi nó là Ngân Hà (Hán văn: 銀河) hoặc Ngân Hán (銀漢), Thiên Hà (天河), Thiên Hán (天漢), Vân Hán (雲漢), Tinh Hà (星河). Thiên hà và Ngân hà vốn là hai tên gọi đồng nghĩa, tuy nhiên trong tiếng Việt hiện đại trong nhiều trường hợp lại có sự khác biệt do nhầm lẫn về ngữ nghĩa. Thiên hà theo cách hiểu thường thấy trong sách báo tiếng Việt hiện nay được người Trung Quốc gọi là tinh hệ (星系).

Cấu trúc
Ngân Hà là một thiên hà xoắn ốc chặn ngang kiểu SBbc theo phân loại Hubble (dạng thiên hà hình đĩa có các nhánh liên kết không chặt chẽ và có phần gần trung tâm lồi hẳn lên) có khối lượng xấp xỉ 1012 khối lượng của Mặt Trời (M☉), có khoảng từ 200 tới 400 tỷ ngôi sao (định tinh). Dải Ngân Hà có đường kính khoảng 100.000 năm ánh sáng và có bề dày trung bình 1.000 năm ánh sáng. Khoảng cách từ Mặt Trời đến trung tâm dải Ngân Hà khoảng 27.700 năm ánh sáng.

Trung tâm Ngân Hà
Các ngôi sao trong dải Ngân Hà quay xung quanh trung tâm Ngân Hà (được cho là ranh giới của hố đen siêu khối lượng. Nguồn bức xạ mạnh có tên gọi là Sagittarius A* (cung Nhân Mã) được coi là ranh giới của hố đen này. Các nhà thiên văn ở đài quan sát Jodrell Bank của Anh được cho là đã phát hiện ra một đám mây rượu cồn ở vùng trung tâm Ngân Hà.

Trái Đất của chúng ta cách tâm này khoảng 26.000 - 28.000 năm ánh sáng (8,0 - 8,6 kiloparsec).

Hệ Mặt Trời phải mất khoảng 226 triệu năm để hoàn thành một chu kỳ quay chung quanh tâm của dải Ngân Hà ("năm thiên hà") và như vậy nó đã hoàn thành khoảng 25 vòng quay chung quanh tâm dải Ngân Hà. Vận tốc quỹ đạo của hệ Mặt Trời là 217 km/s, tương đương với 1.400 năm theo một năm ánh sáng, hay 1 AU trong 8 ngày. Vận tốc quỹ đạo của các ngôi sao trong dải Ngân Hà không phụ thuộc vào khoảng cách tới trung tâm: nó thường xuyên nằm trong khoảng 200–250 km/s đối với các láng giềng của hệ Mặt Trời. Vì thế chu kỳ quỹ đạo là tỷ lệ thuận với khoảng cách tới trung tâm dải Ngân Hà (không tính tới trường hợp của các thiên thể gần trung tâm phải nhân với hệ số 1,5). Dải Ngân Hà có thể coi như một cái đĩa với phần trung tâm lồi hẳn lên.


Một tia laser phóng về trung tâm của Ngân Hà.

Các nhánh của Ngân Hà
Người ta cho rằng có bốn nhánh xoắn ốc chính và ít nhất hai nhánh nhỏ, mà mọi điểm xuất phát của nó là từ trung tâm dải Ngân Hà. Dưới đây là tên các nhánh tính từ trung tâm Ngân Hà:
- Nhánh Norma, hay nhánh 3 kpc
- Nhánh Scutum-Crux hay nhánh Centaurus
- Nhánh Sagittarius hay nhánh Sagittarius-Carina
- Nhánh Orion là một nhánh xoắn ốc nhỏ. Hệ Mặt Trời có thể rất gần với nội biên của nhánh này, ở trong các đám mây chứa khí giữa các thiên thể, với khoảng cách 8,0 ± 0,5 kpc từ trung tâm dải Ngân Hà.
- Nhánh Perseus.
- Nhánh Cygnus hay nhánh ngoài cùng

Khoảng cách từ nhánh Orion và nhánh kế tiếp, nhánh Perseus, vào khoảng 6.500 năm ánh sáng. Mỗi nhánh xoắn ốc miêu tả một đường xoắn lôgarít với độ dốc khoảng 12 độ.


Hình minh họa các nhánh lớn của Ngân Hà

Đĩa của dải Ngân Hà được bao quanh bởi các quầng sáng hình ô van của các ngôi sao đã già và các tinh vân. Trong khi đĩa chứa khí và bụi bị mờ bởi sự quan sát trong một số các bước sóng, thì các quầng sáng không bị như vậy. Các ngôi sao đang hoạt động mạnh chiếm chỗ trong đĩa (đặc biệt trong các nhánh xoắn ốc, tiêu biểu cho các khu vực có mật độ cao), nhưng không có trong các quầng sáng. Nhóm các ngôi sao sinh ra bởi các đám mây phân tử cũng chủ yếu tìm thấy trong các đĩa.

Tuổi của Ngân Hà
Năm 2004, một nhóm các nhà thiên văn học đã tính toán tuổi của dải Ngân Hà. (Nhóm này bao gồm Luca Pasquini,Piercarlo Bonifacio, Sofia Randich, Daniele Galli và Raffaele G. Gratton.) Nhóm này đã sử dụng quang phổ siêu tím - nhìn thấy của kính viễn vọng cực lớn để lần đầu tiên đo lượng berili trong hai ngôi sao thuộc tinh vân NGC 6397. Điều này cho phép họ suy ra thời gian đã trôi qua giữa sự sinh ra đầu tiên của các ngôi sao trong toàn bộ dải Ngân Hà và sự sinh ra đầu tiên của các ngôi sao trong tinh vân này, từ 200 đến 300 triệu năm. Họ cộng khoảng thời gian này vào tuổi biểu kiến của các ngôi sao trong tinh vân là 13.400 ± 800 triệu năm. Tổng của nó là tuổi dự kiến của dải Ngân Hà: 13.600 ± 800 triệu năm.

Láng giềng của dải Ngân Hà
Dải Ngân Hà, thiên hà Andromeda (2,5 triệu năm ánh sáng) và thiên hà Triangulum (3 triệu năm ánh sáng) là các thành viên chính của Nhóm Địa Phương (Local Group) là một nhóm của khoảng 35 thiên hà có biên giới gần nhau; nhóm địa phương này là một phần của siêu nhóm Virgo (Xử Nữ).

Dải Ngân Hà được quay quanh bởi một số các thiên hà sao lùn trong Nhóm Địa Phương (Local Group). Lớn nhất trong số này là Đám mây Magellan lớn với đường kính khoảng 20.000 năm ánh sáng. Nhỏ nhất là sao lùn Carina, sao lùn Draco và Sư Tử II chỉ có kích thước 500 năm ánh sáng. Các sao lùn khác quay quanh thiên hà của chúng ta là đám mây Magellan Nhỏ; sao lùn chính Canis; gần nhất là thiên hà sao lùn hình elip Sagittarius; sao lùn Tiểu Hùng Tinh; sao lùn Sculptor, sao lùn Sextans, sao lùn Fornax và Sư Tử I.


Thiên hà Andromeda


M33, thiên hà Triangulum

Hệ thống thiên hà vệ tinh của Ngân Hà gồm có thiên hà elip lùn Sagittarius, đám mây Magellan Nhỏ, Đám mây Magellan lớn, thiên hà lùn Đại Khuyển, thiên hà lùn Tiểu Hùng, thiên hà lùn Draco, thiên hà lùn Carina, thiên hà lùn Sextans, thiên hà lùn Sculptor, thiên hà lùn Fornax, Leo I, Leo II, và thiên hà lùn Đại Hùng.
Hệ thống thiên hà vệ tinh của Andromeda gồm M32, M110, NGC 147, NGC 185, And I, And II, And III, And IV, And V, Pegasus dSph, thiên hà lùn Cassiopeia, And VIII, And IX, và And X.

Các nhà khoa học suy đoán rằng, trong vài tỷ năm nữa, ngân hà của chúng ta sẽ sáp nhập với ngân hà láng giềng Andromeda.

Hình ảnh Ngân Hà:


Minh họa của NASA về Ngân Hà.


Vùng trung tâm Ngân Hà. Những ngôi sao chính được khoanh màu đỏ.


Sagittarius A* ở trung tâm


Carina


Draco


Toàn cảnh 360 độ của tổng thể Ngân Hà, nhìn từ hệ Mặt Trời.


Thiên hà xoắn ốc NGC 7331 thường được coi là bản sao của Ngân Hà.


Trung tâm Ngân Hà


Mây Magellan nhỏ


Ngân Hà - thiên hà xoắn ốc


Dải sông Ngân, nhìn từ Thung lũng Chết, 2007

Ngân Hà là một tập hợp hàng trăm tỉ thiên thể liên kết với nhau bằng lực hấp dẫn