Nhóm nghiên cứu kết hợp các mô hình toán học tiên tiến với dữ liệu từ mô phỏng Aquarius – một trong những bản đồ chi tiết nhất về cấu trúc vật chất tối bao quanh Dải Ngân hà – và công cụ GALFORM, vốn mô tả tỉ mỉ các quá trình hình thành và tiến hóa thiên hà. Kết quả chỉ ra rằng nhiều thiên hà vệ tinh nhỏ bé, cực kỳ mờ nhạt đã tồn tại hàng tỷ năm và vẫn tiếp tục lặng lẽ di chuyển quanh Dải Ngân hà, nhưng bị “mất dấu” trong các mô phỏng trước đây.
Theo tiến sĩ Isabel Santos-Santos, Viện Vũ trụ học Tính toán thuộc Đại học Durham: “Chúng tôi hiện mới xác nhận khoảng 60 thiên hà vệ tinh của Dải Ngân hà, nhưng các tính toán cho thấy còn có thể tồn tại hàng chục thiên hà mờ khác đang ở rất gần mà chúng ta chưa nhìn thấy”.
Các thiên hà vệ tinh nhỏ này được hình thành trong những “quầng” (halo) khổng lồ của vật chất tối – thành phần chiếm khoảng 25% tổng năng lượng – vật chất của vũ trụ, theo mô hình Lambda Vật chất tối Lạnh (Lambda Cold Dark Matter – LCDM). Trong mô hình này, vật chất thông thường chỉ chiếm 5%, còn lại 70% là năng lượng tối bí ẩn. Dù là lý thuyết phổ biến nhất về cấu trúc vũ trụ, LCDM vẫn vấp phải nhiều thách thức do số lượng thiên hà vệ tinh quan sát được ít hơn dự báo. Phát hiện mới này được kỳ vọng sẽ giúp thu hẹp khoảng cách giữa lý thuyết và thực tế.
Một trong những yếu tố then chốt là sức mạnh của Dải Ngân hà. Lực hấp dẫn của thiên hà chủ đã dần tước đi khối lượng vật chất tối của các thiên hà vệ tinh trong hàng tỷ năm, biến chúng thành những “bóng ma” cực mờ và nhỏ bé. Chính vì quá mờ nhạt, chúng thường bị lẫn với các cụm sao cầu hoặc đơn giản là không hiện lên trong các dữ liệu khảo sát bầu trời.
Nhóm nghiên cứu cho rằng, nhờ các kính thiên văn thế hệ mới như Đài quan sát Rubin với camera LSST vừa “nhìn thấy ánh sáng đầu tiên”, các thiên hà mờ nhạt này có thể sớm được phát hiện. Nếu được xác nhận, đây sẽ là minh chứng mạnh mẽ cho độ chính xác của mô hình LCDM về sự hình thành và tiến hóa vũ trụ.
Giáo sư Carlos Frenk, đồng tác giả nghiên cứu, nhấn mạnh: “Nếu chúng ta thực sự tìm ra quần thể thiên hà vệ tinh mờ mà chúng tôi dự đoán, đó sẽ là thành công đáng kể của lý thuyết LCDM. Nó cũng cho thấy sức mạnh phi thường của vật lý và toán học – từ các phương trình chạy trên siêu máy tính đến dự đoán cụ thể mà giới thiên văn có thể kiểm nghiệm bằng kính thiên văn”.
Hiện nay, các nhà thiên văn học đã phát hiện khoảng 30 thiên hà vệ tinh mới cực nhỏ và mờ, nhưng vẫn chưa chắc đó là thiên hà hay chỉ là cụm sao. Các nhà khoa học tại Durham tin rằng những đối tượng này có thể chính là một phần của “dân số ma” đang chờ được xác định.
Nghiên cứu được công bố tại Hội nghị Thiên văn Quốc gia Vương quốc Anh (NAM 2025), diễn ra tại Đại học Durham, nơi gần 1.000 nhà khoa học không gian hàng đầu thế giới hội tụ để chia sẻ những phát hiện tiên tiến nhất về vũ trụ.
