Lần đầu phát hiện “sự ra đời” của bộ ba thiên hà cổ nhất vũ trụ

Trong một nghiên cứu mới được công bố hôm 23/5 trên Chuyên san Science (Khoa học), đội ngũ chuyên gia đã báo cáo việc phát hiện ra ba thiên hà được hình thành từ một đám mây nguyên thủy gồm khí hydro và khí heli sau sự kiện Big Bang (Vụ nổ lớn) khai sinh vũ trụ.

Theo các tác giả, khám phá này có thể mở ra cánh cửa dẫn vào kỷ nguyên tái ion hóa - thời điểm mà các ngôi sao và thiên hà cổ nhất hình thành từ những đám mây khí dày đặc, và từ đó tiết lộ quá trình vũ trụ mà chúng ta biết đến hôm nay thành hình.

Giáo sư Kasper Heintz, trưởng nhóm nghiên cứu của Viện Niels Bohr thuộc Đại học Copenhagen, cho biết trong một tuyên bố của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA): “Những thiên hà này giống như những hòn đảo lấp lánh trong một biển khí trung tính, mờ đục. Nếu không có Webb, chúng ta sẽ không thể quan sát được những thiên hà sơ khai này chứ đừng nói đến việc tìm hiểu nhiều về sự hình thành của chúng.”

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng JWST để xem xét 12 thiên hà cổ nhất có niên đại không quá 600 triệu năm sau sự kiện Big Bang. Thời điểm đó, vũ trụ mà con người biết đến, hiện đã 13,8 tỷ năm tuổi, chỉ mới khoảng 3% tuổi so với hiện tại. Nhóm nghiên cứu đặc biệt tìm kiếm các thiên hà có bức xạ bị hấp thụ bởi những đám mây khí hydro trung hòa điện tràn ngập vũ trụ vào thời điểm đó. Sự hấp thụ như vậy cho thấy các thiên hà đang tích cực tận dụng nhữn đám mây khí để hình thành những ngôi sao mới.

Bằng cách quan sát quang phổ của thiên hà cổ đại hoặc các bước sóng ánh sáng khác nhau mà chúng phát ra, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy bằng chứng cho thấy ánh sáng từ ba trong số các thiên hà đang bị hấp thụ bởi một lượng lớn khí hydro trung tính.

Đồng tác giả nghiên cứu Darach Watson, cho biết trong tuyên bố: “Điều này cho thấy rằng chúng ta đang nhìn thấy sự tập hợp khí hydro trung tính vào các thiên hà. Khí đó sẽ tiếp tục nguội đi, kết tụ lại và hình thành những ngôi sao mới.”

Sự hình thành sao ban đầu đó có vai trò quan trọng trong việc kéo vũ trụ ra khỏi thời kỳ đen tối của vũ trụ và bước vào kỷ nguyên tái ion hóa. Khi các ngôi sao và thiên hà xuất hiện từ những đám mây khí dày đặc của vũ trụ sơ khai, bức xạ sao của chúng đã ion hóa hoặc tích điện khí xung quanh, dần dần biến đổi không gian từ một hỗn hợp hydro đặc thành vũ trụ trong suốt mà chúng ta thấy ngày nay.

JWST đã phát hiện ra các thiên hà cổ đại từ thời đại này, nhưng đây là lần đầu tiên các nhà thiên văn học chứng kiến “sự ra đời của chúng và sự hình thành của các hệ sao đầu tiên trong vũ trụ”, giáo sư Heintz cho biết trong một tuyên bố của Đại học Copenhagen.

Nếu những phát hiện này được kiểm chứng thông qua hoạt động của JWST trong thời gian tới, thì chúng có thể giúp các nhà thiên văn trả lời những câu hỏi quan trọng về bản chất của các đám mây khí từng bao phủ khắp vũ trụ và cách các thiên hà đầu tiên xuất hiện để soi sáng khoảng không gian đen tối.