Kính thiên văn James Webb chỉ ra hai thiên hà nằm xa chúng ta nhất, tồn tại ở thời điểm vũ trụ mới hình thành

Dữ liệu gửi về từ Kính viễn vọng Không gian James Webb tiếp tục mang lại kiến thức và những câu hỏi mới, khi giới thiên văn học tìm ra hai ứng cử viên cho thiên hà nằm xa chúng ta nhất.

NASA khởi động Chương trình Khảo sát bằng Lăng kính nhiễu xạ Tăng cường thấu kính từ Không gian (Grism Lens-Amplified Survey from Space, viết tắt là GLASS), quan sát 10 cụm thiên hà lớn bao gồm một thực thể đặc biệt. Cụm thiên hà Abell 2744 lớn tới mức sở hữu lực hấp dẫn khổng lồ, bẻ cong được ánh sáng từ những thiên thể nằm khuất sau nó. Về cơ bản, Abell 2744 có thể trở thành một thấu kính thứ hai, giúp Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) quan sát những nguồn sáng xa hơn. 

Dẫn đầu bởi nhà nghiên cứu Rohan Naidu tới từ Trung tâm Harvard-Smithsonian về Thiên văn học, nhóm chuyên gia xác định hai thiên hà có khả năng cao là nằm xa chúng ta nhất, với khoảng cách xa nhất lần lượt là GLASS-z13 và GLASS-z11. Phải nói thêm, đây mới là đợt thu thập dữ liệu đầu tiên của dự án GLASS.

Tên của các thiên hà được đặt theo số thứ tự của chúng trong danh sách các thiên thể tỏa nhiều redshift (tạm dịch: dịch chuyển đỏ) nhất. 

Khái niệm dịch chuyển đỏ dùng để đo đạc mức độ kéo giãn của ánh sáng do tác động của hiệu ứng giãn nở vũ trụ. Chỉ số càng cao, chứng tỏ thiên thể phát ánh sáng càng xa (và đồng thời càng tồn tại xa trong quá khứ). 

Với chúng ta, hai thiên hà GLASS-z11 và GLASS-z13 đã tồn tại từ hơn 13 tỷ năm trước, tương ứng 400 và 300 triệu năm tính từ mốc vụ nổ Big Bang - sự kiện khởi sinh vũ trụ diễn ra vào 13,77 tỷ năm trước. Tức là thiên hà già cỗi hơn, GLASS-z13, đã hình hành vào khoảng thời gian nào đó trong vòng 300 triệu năm hậu Big Bang. 

Để so sánh, tuổi của Dải Ngân hà được ước tính khoảng 13,61 tỷ năm tuổi, trong khi Mặt Trời vẫn còn trẻ măng ở 4,5 tỷ năm tuổi.

Phát hiện mới chưa đưa phải khẳng định cuối cùng, khi Máy quay Hồng ngoại Gần (Near Infrared Camera, viết tắt NIRCam) mới chỉ đo màu của ánh sáng. Để xác định được dịch chuyển đỏ, các nhà khoa học phải phân tích toàn bộ quang phổ của thiên hà này - một tổ hợp dữ liệu đo đạc cường độ ánh sáng mà mỗi bước sóng mang trong mình, đồng thời xác định lượng ánh sáng đã bị dịch chuyển đỏ.

NIRCam đã đang thực hiện các công đoạn nêu trên. Nếu kết quả xác định được mức dịch chuyển đỏ giống với dự đoán, hai thiên hà mới được phát hiện sẽ chính thức làm ngạc nhiên giới khoa học. Chương trình GLASS mới bắt đầu quan sát khoảng trời bằng khoảng 50 phút cung (1 phút cung tương đương 1/60 độ, khoảng cách tới Trái Đất thường thấy của trăng một đêm tròn xấp xỉ 31 phút cung), vậy mà số thiên thể mang mức dịch chuyển đỏ lớn đã nhiều đáng kể. 

Điều đó cho thấy các nguồn sáng chói chang đã dồi dào trong những kỷ nguyên đầu của vũ trụ. Nhóm nghiên cứu kết luận đây là dấu hiệu tốt, có lẽ kính Webb sẽ phát hiện được thêm nhiều thiên thể tương tự, thậm chí còn xa xôi hơn trong tương lai.

Việc xác định được vị trí các thiên hà này mang ý nghĩa lớn, giúp ngành thiên văn học nhanh chóng xác định được những vùng sản sinh thiên hà trong vũ trụ thời kỳ đầu. Bởi lẽ thiên hà sẽ hình thành nơi vật chất đậm đặc nhất, một bản đồ vũ trụ lấy các thiên hà xa xôi làm chuẩn sẽ giúp chúng ta xác định được mật độ vật chất thường và vật chất tối của vũ trụ sơ khai, khi mới vài trăm triệu năm sau vụ nổ Big Bang.

So với Dải Thiên hà với bề ngang lên tới 100.00 năm ánh sáng, kích cỡ GLASS-z11 và GLASS-z13 khá khiêm tốn, khi chỉ có đường kính lần lượt là 3.000 và 4.500 năm ánh sáng. Tuy nhiên chúng vẫn có kích cỡ đáng nể so với các thiên hà đương thời, khi chứa số sao có tổng khối lượng bằng nhiều tỷ Mặt Trời, trong đó nhiều thiên hà có độ sáng cao.

Dựa trên học thuyết về quy trình hình thành thiên hà, ở thời điểm hiện tại của chúng ta, GLASS-z11 và GLASS-z13 đã phát tướng, khi hợp thể với những thiên hà khác trôi nổi trong không gian và tạo thành một thiên hà khổng lồ có hình elip. Việc vũ trụ giãn nở về mọi hướng tiếp tục khiến khối thiên hà to lớn bay ngày một xa chúng ta, khi đã cách tới 32 tỷ năm ánh sáng, xa hơn bất cứ kính viễn vọng nào ta đang có. 

Nghiên cứu đã được đăng tải trên arXiv.org, và đã được gửi lên tạp chí Nhật ký Vật lý Thiên văn.

Theo Space