The birth of the galaxy in 60 seconds - Scott Hershberger

Translator: Nhu Duong Reviewer: Ngọc Châu Phạm

Within the Milky Way, the Earth resides on the inner edge of a spiral arm.

Trong Dải Ngân Hà, Trái Đất nằm ở rìa trong của một nhánh xoắn ốc.

But this isn’t our permanent address.

Nhưng chúng ta sẽ không ở đây mãi.

When most dinosaurs went extinct,

Khi các loài khủng long bị tuyệt chủng,

our solar system was in a different arm than it is today!

hệ mặt trời của chúng ta nằm trong một nhánh khác so với ngày nay!

The Milky Way never stops changing;

Dải Ngân Hà không bao giờ ngừng thay đổi;

even its structure continues to evolve.

cấu trúc của nó thậm chí đang tiến hóa.

To see why, let's start at our galaxy's very beginning.

Để hiểu tại sao, hãy bắt đầu từ thiên hà của chúng ta lúc nguyên sơ.

13 billion years ago,

13 tỷ năm trước,

propelled by supernovae and the general chaos of the early universe,

được thúc đẩy bởi siêu tân tinh và sự hỗn loạn chung của vũ trụ sơ khai,

the gas and dust particles that eventually became our Milky Way

các hạt khí và bụi hình thành nên Dải Ngân Hà của chúng ta ngày nay

were whizzing around in every direction.

bắt đầu bay lượn theo mọi hướng.

Each particle had a certain angular momentum—

Mỗi hạt có một mô men động lượng nhất định—

the magnitude and direction of its rotation

cũng chính là khoảng cách và hướng của hạt

around the emerging galaxy’s center.

khi xoay quanh tâm của thiên hà mới.

Just as the new galaxy’s total mass

Tương tự tổng khối lượng của thiên hà mới

was the sum of the individual particles’ masses,

là tổng khối lượng của các hạt riêng lẻ,

the galaxy also had an angular momentum

thiên hà cũng có một mô men động lượng

that was the sum of the particles’ angular momenta.

là tổng mô men động lượng của các hạt.

So, despite the wild motion of its parts,

Vì vậy, dù cho các phần của thiên hà chuyển động tự do,

the galaxy as a whole was rotating about an axis.

toàn bộ thiên hà vẫn xoay quanh một trục.

Meanwhile, the gas and dust particles frequently collided,

Trong khi đó, các hạt khí và bụi cũng thường xuyên va chạm,

losing some energy to heat.

làm mất đi vài phần năng lượng tạo thành nhiệt.

Because they slowed down,

Vì chúng di chuyển chậm lại,

gravity was able to pull them closer to the galactic center.

nên trọng lực đã kéo chúng đến gần trung tâm thiên hà hơn.

So, why did the Milky Way, like most galaxies, become flat,

Vậy tại sao Dải Ngân Hà, như đa số các thiên hà khác, lại có hình dạng bằng phẳng

and not spherical like stars and planets?

thay vì hình cầu như các ngôi sao và hành tinh?

The answer lies in its angular momentum.

Câu trả lời nằm ở mô men động lượng của nó.

The laws of physics dictate that in the absence of external forces,

Các định luật vật lý quy định rằng trong trường hợp không có ngoại lực,

the total angular momentum of an object or system has to stay the same over time.

tổng mô men động lượng của một vật thể hay hệ thống phải giữ nguyên theo thời gian.

In a star or planet, the spinning material is so dense

Trong một ngôi sao hay hành tinh, vật chất chuyển động tròn dày đặc

that the outward pressure partners with gravity

đến mức áp suất bên ngoài kết hợp với lực hấp dẫn

to create a mostly spherical shape.

để tạo ra một hình dạng thường thấy như hình cầu.

But emerging galaxies tend to have low densities and high angular momenta,

Nhưng các thiên hà mới thường có mật độ chất điểm thấp và mô men động lượng cao,

meaning that the spinning motion is a more significant factor

có nghĩa là chuyển động xoay tròn có tác động mạnh mẽ hơn

than the outward pressure.

áp suất bên ngoài.

Indeed, if a galaxy has a lower angular momentum,

Thật vậy, nếu một thiên hà có ít mô men động lượng hơn,

an egg shape can form.

nó có thể biến dạng thành hình quả trứng.

In galaxies like the Milky Way,

Trong các thiên hà như Dải Ngân Hà,

particles, instead of falling directly towards the center,

các hạt, thay vì rơi trực tiếp về tâm,

tended to fall parallel to the axis of rotation,

lại có xu hướng rơi song song với trục quay

as to keep the larger total angular momentum constant.

để giữ cho tổng mô men động lượng lớn hơn không đổi.

Over billions of years the cloud of particles gradually fell,

Trong hàng tỷ năm, các chùm hạt đã rơi dần xuống,

sped up in their orbits, and created a spinning disc.

tăng tốc trong quỹ đạo của chúng, và tạo ra một đĩa quay.

Now what about the arms?

Vậy còn các nhánh thì sao?

Spiral arms, like the one Earth is in,

Các nhánh xoắn ốc, tương tự nhánh chứa Trái Đất,

are regions where stars and gas are packed more tightly together.

là những vùng mà các ngôi sao và khí được bồi đắp chặt chẽ hơn.

But the arms aren't static structures.

Nhưng các nhánh không phải là cấu trúc tĩnh.

They are caused by zones of compression that travel through the galaxy as waves.

Chúng được tạo ra bởi các vùng nén đi qua thiên hà dưới dạng sóng.

Just as a whirlpool has multiple peaks and troughs,

Cũng giống như một xoáy nước có nhiều vùng chỏm và vùng lõm,

a density wave in a galaxy has multiple regions of high density—

một sóng mật độ trong thiên hà có nhiều vùng có mật độ cao—

the bright spirals— separated by regions of lower density.

các xoắn ốc sáng— được chia cách bởi các vùng có mật độ thấp hơn.

And as the wave travels,

Và khi sóng truyền đi,

different stars are constantly entering and leaving the spirals.

các ngôi sao khác nhau liên tục đi vào và rời khỏi các xoắn ốc.

Density waves can form in several ways.

Sóng mật độ có thể được hình thành theo nhiều cách.

For some galaxies, a nearby companion galaxy stirs the pot.

Với một số thiên hà, một thiên hà liền kề gần đó sẽ khuấy động chúng.

Its gravitational pull breaks the disc’s symmetry,

Lực hấp dẫn của nó phá vỡ sự đối xứng của đĩa,

generating a wave that could last for a billion years.

rồi tạo ra một làn sóng có thể kéo dài trong một tỷ năm.

For other galaxies,

Với các thiên hà khác,

the presence of a small clump of tightly packed stars and gas within the galaxy

sự hiện diện của một cụm nhỏ ngôi sao và khí được bồi đắp chặt chẽ trong thiên hà

can have a ripple effect, spontaneously giving rise to a wave.

có thể tạo nên hiệu ứng gợn sóng, rồi sinh ra sóng một cách tự phát.

This is thought to be the cause of the Milky Way's spirals.

Đây được cho là nguyên nhân các vòng xoắn ốc của Dải Ngân Hà được tạo thành.

In both scenarios,

Trong cả hai trường hợp,

the galaxy’s overall rotation bends the dense region into spirals,

sự xoay vòng của thiên hà đều uốn nắn vùng có mật độ dày đặc thành các xoắn ốc

which rotate around the galaxy’s center.

xoay quanh trung tâm của thiên hà.

Our solar system is orbiting the galactic center faster than the spiral arms.

Hệ mặt trời của chúng ta xoay quanh tâm thiên hà nhanh hơn các nhánh xoắn ốc.

We’ll be moving deeper into our current arm for millions of years

Chúng ta sẽ di chuyển sâu hơn vào nhánh hiện tại của mình trong hàng triệu năm nữa

before eventually putting it in our rearview mirror.

trước khi thật sự rời khỏi nó hoàn toàn.

And recent observations have added another wrinkle to the picture.

Và những quan sát gần đây đã cho ta thấy thêm một điểm mới lạ.

Rather than just one density wave,

Thay vì chỉ có một sóng mật độ,

a typical spiral galaxy likely has two or more waves that overlap with each other

một thiên hà xoắn ốc điển hình có thể có hai hoặc nhiều sóng chồng lên nhau

and travel at different speeds.

và truyền đi với tốc độ khác nhau.

The result would be spiral arms that last for tens or hundreds of millions of years

Kết quả sẽ là các nhánh xoắn ốc tồn tại trong hàng chục hoặc hàng trăm triệu năm

before breaking apart and re-forming.

trước khi bị vỡ tan và được hình thành lại.

This may be happening in the Milky Way,

Điều này có thể đang xảy ra trong Dải Ngân Hà,

meaning that when the Earth formed 4.5 billion years ago,

có nghĩa là khi Trái Đất được hình thành cách đây 4,5 tỷ năm,

the spirals themselves may have looked entirely different than they do today.

các đường xoắn ốc có thể trông hoàn toàn khác so với ngày nay.

In any case, our spirals won't last forever.

Bất luận thế nào, các đường xoắn ốc của chúng ta sẽ không tồn tại mãi.

About 5 billion years from now,

Khoảng 5 tỷ năm kể từ bây giờ,

the Milky Way will start to merge with the Andromeda galaxy,

Dải Ngân Hà sẽ bắt đầu hợp nhất với thiên hà Tiên Nữ (Andromeda),

throwing off the balance of angular momentum and creating an egg shape—

làm mất cân bằng mô men động lượng và tạo thành dạng hình trứng—

the birth of a new era in our galaxy’s history.

một kỷ nguyên mới sẽ được ra đời trong lịch sử thiên hà của chúng ta.