Zarya
Nhóm Ki n Th c-PACế ứ
Ch ng II :ươ Thiên hà
Vào nh ng đêm hè đp tr i, khi nhìn lên tr i ta th y m t d i sángữ ẹ ờ ờ ấ ộ ả
màu b c v t ngang n n tr i, g i là d i Ngân hà. Mãi đn th k XVII, l n đuạ ắ ề ờ ọ ả ế ế ỉ ầ ầ
tiên Galileo Galilei s d ng kính thiên văn c a mình h ng lên b u tr i đêm vàử ụ ủ ướ ầ ờ
phát hi n ra r ng Ngân hà t p h p r t nhi u các ngôi sao. Theo th i gian, cùngệ ằ ậ ợ ấ ề ờ
v i s phát tri n và c i ti n kĩ thu t c a các d ng c quan sát, ng i ta đã cóớ ự ể ả ế ậ ủ ụ ụ ườ
nh ng hi u bi t nh t đnh v Ngân hà và cũng phát hi n ra r ng trong vũ tr cònữ ể ế ấ ị ề ệ ằ ụ
có r t nhi u các t p h p sao kh ng l t ng t Ngân hà. Các nhà thiên văn g iấ ề ậ ợ ổ ồ ươ ự ọ
chúng là thiên hà. Đn th k XX, các kính thiên văn đc c i ti n m nh m vế ế ỉ ượ ả ế ạ ẽ ề
m t kĩ thu t và m t s đc lên qu đo đã giúp các nhà thiên văn phát hi n raặ ậ ộ ố ượ ỹ ạ ệ
kho ng h n m t t thiên hà trong vũ tr . V y, đnh nghĩa chính xác thiên hà là gì,ả ơ ộ ỉ ụ ậ ị
phân lo i chúng nh th nào và các thiên hà có t ng tác gì v i nhau không?ạ ư ế ươ ớ
Cũng nh các hi u bi t v Thiên Hà c a chúng ta-Ngân hà, s đc gi i đápư ể ế ề ủ ẽ ượ ả
trong ch ng này…ươ
I. Khái ni m và phân lo iệ ạ
1. Khái ni mệ
Thiên hà là m t t p h p r t l n các sao liên k t v i nhau b i l c h p d n và t o thành ộ ậ ợ ấ ớ ế ớ ở ự ấ ẫ ạ
m t h th ng quay xung quanh tâm c a h .ộ ệ ố ủ ệ
Hình I.2.1: Thiên hà M81 thu c chòm sao Ursa Major (G u l n), đây là m t thiên hàộ ấ ớ ộ
xo n c đi n hình và cho chúng ta th y đc dáng v Thiên Hà c a chúng ta-Ngân Hàắ ố ể ấ ượ ẻ ủ
trông nh th nào khi đc nhìn t bên ngoài.ư ế ượ ừ
Các thiên hà khá đa d ng, có ch a t hàng ch c tri u (10ạ ứ ừ ụ ệ 7) ngôi sao cho t i hàng ngàn tớ ỉ
(1012) ngôi sao, đng kính t 1.500 đn 300.000 năm ánh sáng (n.a.s). Khu v c g n tâmườ ừ ế ự ầ
c a thiên hà có kích th c kho ng 1.000 n.a.s và m t đ sao l n nh t, kích th c cácủ ướ ả ậ ộ ớ ấ ướ
ngôi sao cũng l n nh t.ớ ấ
T c đ chuy n đng c a các sao trong thiên hà và t c đ quay quanh tâm c a b n thânố ộ ể ộ ủ ố ộ ủ ả
các thiên hà t 10-20 km/s ( các thiên hà lùn) cho t i 300-400 km/s ( các thiên hàừ ở ớ ở
kh ng l ).ổ ồ
Zarya
Nhóm Ki n Th c-PACế ứ
2. Phân lo iạ
Căn c vào hình d ng c a các thiên hà đã nghiên c u, đu nh ng năm 20 c a th k XX,ứ ạ ủ ứ ầ ữ ủ ế ỉ
nhà thiên văn h c ng i Mĩ E.Hubble (1889-1953) đã l p ra b ng phân lo i các thiên hà,ọ ườ ậ ả ạ
g i là “b ng phân lo i Hubble”. Theo ông, có các nhóm thiên hà phân theo hình d ng:ọ ả ạ ạ
Hình I.2.2: Phân lo i các thiên hà d a theo hình d ng.ạ ự ạ
Thiên hà xo n [ c] (chi m 60%), thiên hà elip (chi m 15%), thiên hà d ng th u kínhắ ố ế ế ạ ấ
(chi m 20%) và thiên hà không đnh hình (chi m 3%). S l ng 2% các thiên hà còn l i,ế ị ế ố ượ ạ
không có trong b ng phân lo i c a Hubble, g i là các thiên hà “đc bi t”. Đó là các thiênả ạ ủ ọ ặ ệ
hà lùn.
- Thiên hà elip: kí hi u E, có 8 d ng t hình kh i c u E0,ệ ạ ừ ố ầ
d t d n t E1 đn E7, có d ng thuân d n. Chúng có hình c uẹ ầ ừ ế ạ ầ ầ
ho c elipxôit, g m các sao già nên có màu h i đ, ch a r t ítặ ồ ơ ỏ ứ ấ
khí và không có b i. Khí trong các thiên hà elip r t nóng (h n 1ụ ấ ơ
tri u đ) khi n cho chúng thu c lo i các thiên hà sáng nh t.ệ ộ ế ộ ạ ấ
- Thiên hà xo n cắ ố : kí hi u S, g m có ph n b u hình c u gi aệ ồ ầ ầ ầ ở ữ
bao g m các sao già và ph n đĩa g m các sao tr cùng b i và khí xoè raồ ầ ồ ẻ ụ
các cánh tay (nhánh) xo n theo cùng m t chi u. Tu theo m c đ nhắ ộ ề ỳ ứ ộ ỏ
d n c a b u và s phát tri n tăng d n c a các nhánh mà thiên hà xo nầ ủ ầ ự ể ầ ủ ắ
có thêm các ch cái a, b, c đi sau ch S. Sa có b u sáng rõ, to, còn cácữ ữ ầ
tay xo n ch a rõ nét. Sb có b u sáng kém rõ h n, nh ng các tay xo nắ ư ầ ơ ư ắ
khá rõ, Sc có các tay xo n bi u l rõ nh t, còn b u thì kém sáng nh t.ắ ể ộ ấ ầ ấ
- Thiên hà xo n c gãy khúcắ ố (còn g i là ọthiên hà xo n có thanhắ
ngang): kí hi u SB, có m t tr c th ng kéo dài t tâm ra tr c khiệ ộ ụ ẳ ừ ướ
xo n c theo 3 s ng SBa, SBb, SBc tu theo đ m r ng c a nhánh vàắ ố ạ ỳ ộ ở ộ ủ
kích th c nh d n c a b u.ướ ỏ ầ ủ ầ
- Thiên hà d ng th u kínhạ ấ : kí hi u SO, có hình gi ng nh hai cáiệ ố ư
đĩa úp vào nhau, là d ng trung gian gi a thiên hà xo n và thiên hà elip.ạ ữ ắ
Zarya
Nhóm Ki n Th c-PACế ứ
Lo i thiêh hà này có b u, đĩa, qu ng nh ng không có các tay xo n và không có khí gi aạ ầ ầ ư ắ ữ
các sao.
- Thiên hà vô đnh hìnhị: kí hi u Irr ho c Ir, g m lo i I có hìnhệ ặ ồ ạ
xo n c b bi n d ng đ ki u và lo i II không có hình d ng rõ r tắ ố ị ế ạ ủ ể ạ ạ ệ
nào. Chúng có kh i l ng t ng đi nh , g m nhi u sao tr , nhi uố ượ ươ ố ỏ ồ ề ẻ ề
khí gi a các sao (m t đ khí có th v t 10-15% m t đ chung), cóữ ậ ộ ể ượ ậ ộ
th có vài trung tâm t o sao.ể ạ
- Thiên hà lùn: kí hi u là d, nh h n thiên hà thông th ng vài ch c l n v kíchệ ỏ ơ ườ ụ ầ ề
th c và kh i l ng, có m t đ r t th p. Chũng cũng đc chia thành các d ng ướ ố ượ ậ ộ ấ ấ ượ ạ elip (kí
hi u dE), ệc uầ (dSph), không đnh hình ị(dIr) và cu i cùng là các ốthiên hà lùn g n nh màuọ ỏ
lam (dBCG). Các tay xo n các thiên hà lùn không phát tri n. Các thiên hà dE và dSphắ ở ể
g m các sao già, ít khí và b i. Các thiên hà dIr và dBCG l i có nhi u khí (đôi khí kh iồ ụ ạ ề ố
l ng khí còn nhi u h n c kh i l ng sao). Các thiên hà dBCG th ng di n ra s t oượ ề ơ ả ố ượ ườ ễ ự ạ
sao m nh m và sinh ra nhi u sao n ng màu lam nên các thiên hà này cũng màu lam.ạ ẽ ề ặ
II. Thiên hà b c x . Các thiên hà t ng tácứ ạ ươ
1. Thiên hà b c x .ứ ạ
Thiên hà b c x (thiên hà có nhân b c x )ứ ạ ứ ạ khác v i các thiên hà thông th ng chớ ườ ở ỗ
chúng b c x ph n l n năng l ng t vùng tâm r t nh (có kích th c t vài gi đnứ ạ ầ ớ ượ ừ ấ ỏ ướ ừ ờ ế
vài tháng ánh sáng), các d i sóng ngoài vùng kh ki n, ch y u là d i sóng vô tuy nở ả ả ế ủ ế ả ế
và tia X. Chúng ch chi m kho ng d i 5% t ng s các thiên hà.ỉ ế ả ướ ổ ố
- Thiên hà Seyfert do nhà thiên văn ng i M g c Đc Carl K. Seyfert phát hi n nămườ ỹ ố ứ ệ
1943. Đây là các thiên hà xo n kh ng l (chi m 1% các thiên hà xo n), ch y u là cácắ ổ ồ ế ắ ủ ế
thiên hà có thanh ngang. Nhân các thiên hà này c c sáng và là ngu n phát b c x h ngự ồ ứ ạ ồ
ngo i r t m nh.ạ ấ ạ
- Thiên hà vô tuy nế ch y u là các thiên hà elip, b c x đi n t m nh g p hàngủ ế ứ ạ ệ ừ ạ ấ
tri u l n các thiên hà bình th ng. Ng i ta cho r ng ngu n năng l ng này có th doệ ầ ườ ườ ằ ồ ượ ể
m t l đen r t l n trung tâm. M t s thiên hà vô tuy n có th là k t qu c a s vaộ ỗ ấ ớ ở ộ ố ế ể ế ả ủ ự
đp và hoà nh p c a hai thiên hà. M87 (thu c chòm Virgo-X N ) là m t thiên hà vôậ ậ ủ ộ ử ữ ộ
tuy n đi n hình.ế ể
2. Thiên hà t ng tácươ
Các thiên hà g n nhau (so v i kích th c c a chúng) có th t ng tác v i nhau (vaở ầ ớ ướ ủ ể ươ ớ
đp vào nhau, nh p làm m t…). Trong s h n 100 t thiên hà (đã bi t) trong Vũ tr , chậ ậ ộ ố ơ ỉ ế ụ ỉ
có 2% t ng tác v i nhau.ươ ớ
M t thiên hà kh ng l có th nu t ch ng các thiên hà nh đi qua bên c nh b ng l c h pộ ổ ồ ể ố ử ỏ ạ ằ ự ấ
d n. Trung bình c kho ng 1t năm m t l n.ẫ ứ ả ỉ ộ ầ
Zarya
Nhóm Ki n Th c-PACế ứ
Hình I.2.3: Va ch m gi a hai thiên hà xo n c, đc b t đu t hàng tri u năm tr c.ạ ữ ắ ố ượ ắ ầ ừ ệ ướ
Thiên hà Tiên n và d i Ngân hà cũng va ch m nh v y sau hàng t năm n a.ữ ả ạ ư ậ ỉ ữ
III. Qu n thiên hà và siêu qu n thiên hà.ầ ầ
- C m/nhóm thiên hàụ g m vài ch c thiên hà liên k t v i nhau b ng l c h p d n, cóồ ụ ế ớ ằ ự ấ ẫ
kích th c 6-13 tri u n.a.s và kh i l ng t 1000 đn 10.000 t mướ ệ ố ượ ừ ế ỉ O (mO là kh i l ngố ượ
c a M t tr i). Vd: Nhóm thiên hà đa ph ng, g m Ngân hà, thiên hà Andromède (M31-ủ ặ ờ ị ươ ồ
thu c chòm Andromeda), thiên hà Tam Giác (M33) nhi u thiên hà b u d c và các thiênộ ề ầ ụ
hà v tinh khác.ệ
- Qu n thiên hà ầlà m t t p h p dày đc g m vài nghìn thiên hà liên k t v i nhau b iộ ậ ợ ặ ồ ế ớ ở
l c h p d n. kích th c 5-60 tri u n.a.s, kh i l ng c vài tri u t (10ự ấ ẫ ướ ệ ố ượ ỡ ệ ỉ 15) mO. Có hai lo iạ
qu n thiên hà:ầ
- Qu n thiên hà giàu (đnh hình)ầ ị có tâm t p trung, đi x ng bao g m ch y u cácậ ố ứ ồ ủ ế
thiêh hà elip và d ng th u kính trung tâm, xung quanh là các thiên hà xo n c và vôạ ấ ở ắ ố
đnh hình.ị
- Qu n thiên hà nghèo (không đnh hình) ầ ị không có tâm, không có s đi x ng hìnhự ố ứ
c u, bao g m đ lo i thiên hà.ầ ồ ủ ạ
Zarya
Nhóm Ki n Th c-PACế ứ
Hình I.2.4: Nhóm thiên hà mang tên Hickson Compact Group (HCG) 87, cách Trái đtấ
400 tri u n.a.s. nh ch p b i kính thiên văn Gemini South Cerro Pachón, Chile.ệ Ả ụ ở ở
- Siêu qu n thiên hàầ t p h p nhi u c m và qu n thiên hà. Có hình d ng b t nh tậ ợ ề ụ ầ ạ ẹ ư ờ
gi y r ng ho c d ng đi u xì gà (d ng chu i), có kích th c kho ng 100-300 tri u n.a.s,ấ ộ ặ ạ ế ạ ỗ ướ ả ệ
kh i l ng kho ng 10 tri u t mố ượ ả ệ ỉ O.
Hình I.2.5: Siêu qu n thiên hà Trinh n (Virgo), đng kính kho ng 200 tri u n.a.s, baoầ ữ ườ ả ệ
g m 100 c m và qu n thiên hà, có tâm là qu n thiên hà Trinh n . C m thiên hà đaồ ụ ầ ầ ữ ụ ị
ph ng cũng thu c qu n thiên hà Trinh n .ươ ộ ầ ữ
IV. C m thiên hà đa ph ng.ụ ị ươ
Thiên Hà c a chúng ta cùng v i các thiên hà lân c n t p trung l i thành c m thiên hà đaủ ớ ậ ậ ạ ụ ị
ph ng. C m thiên hà đa ph ng g m kho ng ba m i thiên hà, l n nh t là thiên hàươ ụ ị ươ ồ ả ươ ớ ấ
Tiên n (Andromeda), kí hi u M31 (ho c NGC 224), l n th hai là Thiên Hà c a chúngữ ệ ặ ớ ứ ủ
ta (ch Thiên Hà vi t hoa đc hi u là Ngân hà), l n th ba là thiên hà Tam Giác (M33-ữ ế ượ ể ớ ứ