“Dòng sông ma” nằm quanh UGC 9050-Dw1, một thiên hà cách Trái Đất khoảng 115 triệu năm ánh sáng. Nó mờ đến mức rất khó quan sát, nhưng khi kiểm tra những hình ảnh do kính viễn vọng không gian Hubble ghi lại, các nhà nghiên cứu nhận thấy một dải sao cong kéo dài quanh thiên hà.

Điều đặc biệt là những ngôi sao này không xuất hiện ngẫu nhiên. Chúng từng thuộc về một cụm sao cầu, tức một nhóm lớn các ngôi sao bị lực hấp dẫn giữ chặt với nhau.

Khi cụm sao cầu chuyển động quanh một thiên hà, lực hấp dẫn của thiên hà có thể từ từ kéo một số ngôi sao ra khỏi cụm. Những ngôi sao bị tách ra vẫn di chuyển gần theo quỹ đạo cũ, lâu dần tạo thành một dải dài và mảnh. Các nhà thiên văn gọi cấu trúc này là dòng sao.

Những dòng sao như vậy đã được phát hiện trong Dải Ngân hà, nhưng việc tìm thấy một dòng sao có nguồn gốc từ cụm sao cầu ở một thiên hà khác là điều chưa từng được ghi nhận trước đây.

Phát hiện này quan trọng bởi đường đi của các ngôi sao trong dòng sao chịu ảnh hưởng trực tiếp từ lực hấp dẫn của thiên hà. Nói cách khác, chỉ cần quan sát hình dạng của dòng sao, các nhà khoa học có thể thu được manh mối về những gì đang nằm bên trong thiên hà, kể cả những thứ không thể nhìn thấy.

Đó chính là vật chất tối.

Vật chất tối không phát sáng nên kính thiên văn không thể quan sát trực tiếp. Tuy nhiên, nó có khối lượng và tạo ra lực hấp dẫn, vì vậy các nhà khoa học có thể suy ra sự tồn tại của nó thông qua cách các ngôi sao và thiên hà chuyển động.

Dòng sao quanh UGC 9050-Dw1 giống như một “dấu vết” ghi lại tác động của lực hấp dẫn. Nếu biết những ngôi sao này đã di chuyển như thế nào, các nhà nghiên cứu có thể ước tính tổng khối lượng của thiên hà và từ đó tìm ra phần vật chất không nhìn thấy được.

Để kiểm tra giả thuyết, nhóm nghiên cứu đã thực hiện hàng nghìn mô phỏng máy tính. Họ thay đổi đặc điểm của cụm sao ban đầu và cách vật chất được phân bố trong thiên hà, sau đó so sánh kết quả với dải sao thực tế được quan sát.

Hình dạng, màu sắc và mối liên hệ của dải sao đều phù hợp với khả năng nó bắt nguồn từ một cụm sao cầu. Các mô phỏng cũng cho thấy UGC 9050-Dw1 có thể nằm trong một quầng vật chất tối lớn.

Nhưng dòng sao còn có thể tiết lộ nhiều hơn. Nếu một vùng vật chất tối nhỏ đi ngang qua hoặc tiến gần dòng sao, lực hấp dẫn của nó có thể làm lệch đường đi của các ngôi sao. Những tác động này có thể để lại khoảng trống, các vùng sao tập trung hoặc những biến dạng bất thường trên dòng sao.

Nếu xác định được những dấu hiệu đó thực sự do vật chất tối gây ra, các nhà khoa học sẽ có thêm một cách để tìm hiểu vật chất tối phân bố như thế nào trong vũ trụ.

Hiện UGC 9050-Dw1 mới chỉ là một trường hợp nên chưa thể đưa ra kết luận rộng hơn. Tuy nhiên, phát hiện này cho thấy những dòng sao mờ nhạt có thể trở thành công cụ hữu ích để nghiên cứu các thiên hà xa xôi.

Trong tương lai, kính viễn vọng không gian Euclid của Cơ quan Vũ trụ châu Âu và kính Nancy Grace Roman của NASA có thể giúp tìm kiếm thêm những dòng sao tương tự. Riêng Roman được thiết kế để quan sát một vùng trời rộng gấp khoảng 100 lần Hubble.

Những dải sao tưởng như chỉ là những vệt sáng mờ giữa vũ trụ có thể trở thành manh mối quan trọng giúp con người tiến gần hơn đến việc giải mã vật chất tối.