Một ánh le lói mờ nhạt đã được Kính thiên văn vũ trụ Hubble xác nhận là thuộc về một thiên hà là vật thể xa xôi nhất từng được tìm thấy, tính từ trước đến nay. Thiên hà trên giúp các nhà khoa học có thêm một cánh cửa sổ mới nhìn vào vũ trụ nguyên thủy.
Camera Trường Rộng 3 của Kính thiên văn vũ trụ Hubble đã nhận ra vật thể trên dưới dạng một đốm sáng hồng ngoại mờ nhạt trong các quan sát thực hiện hồi tháng 8 và tháng 9 năm 2009.
Người ta nghi ngờ nó là một thiên hà ở rất xa vì ánh sáng của nó bị lệch đỏ mạnh, đúng như trông đợi đối với ánh sáng đã truyền đi hàng tỉ năm để đến với Trái đất. Sự giãn nở của vũ trụ làm kéo căng các sóng ánh sáng, đẩy chúng đến những bước sóng dài hơn, đỏ hơn.
Nhưng ban đầu các nhà thiên văn không thể bác bỏ khả năng rằng vật thể trên có thể thực chất có màu đỏ và ở gần Trái đất hơn nhiều, ví dụ một ngôi sao lùn nâu trong thiên hà của chúng ta. Camera Hubble không được trang bị khả năng đo phổ ánh sáng chi tiết cần thiết để phân biệt giữa những khả năng như vậy.
Nay, các nhà nghiên cứu tiếp tục thực hiện với kính thiên văn 8,2 m tại Đài thiên văn Nam châu Âu ở Chile, cho thấy vật thể trên nằm xa bên ngoài Dải Ngân hà. Ánh sáng của nó có vẻ như hơn 13,1 tỉ năm tuổi, khiến nó là vật thể xa xôi nhất từng được xác nhận tính cho đến nay.
Thiên hà xa xôi, tên gọi là UDFy-38135539, xuất hiện dưới dạng một đốm mờ nhạt bên trong vòng trong màu đỏ trong ảnh này, chụp bởi Kính thiên văn vũ trụ Hubble. (Ảnh: NASA/ESA/G Illingworth/UCO/Đài thiên văn Lick/UCSC/Đội HUDF09)
Độ lệch đỏ cao
Một đội đứng đầu bởi Matt Lehnert ở Đài thiên văn Paris, Pháp, đã sử dụng kính thiên văn Hubble nhìn vào vật thể trên trong 16 giờ để đo phổ ánh sáng của nó. Những chỗ lồi và lõm trong quang phổ - tương ứng với ánh sáng phát ra hoặc bị hấp thụ - có một cực đại tại bước sóng 1,16 micro mét. Đội nghiên cứu nói cực đại trên có khả năng nhất là do ánh chói của chất khí hydrogen nóng từ một thiên hà ở xa gây ra. Ánh sáng ban đầu có bước sóng 0,122 micro mét nhưng trong hành trình đến với Trái đất, nó đã bị kéo giãn ra.
Lượng giãn ra này, đo bằng một đại lượng gọi là độ lệch đỏ, là 8,55, cho thấy ánh sáng mất hơn 13,1 tỉ năm mới tới được với chúng ta. Chúng ta thấy thiên hà đó khi nó xuất hiện lúc chưa tới 600 triệu năm sau khi Big Bang xảy ra, cách nay chừng 13,7 tỉ năm trước.
“Chúng tôi đã xác nhận một thiên hà phát hiện bởi Hubble trước đây là vật thể xa xôi nhất được nhận dạng tính cho đến nay trong Vũ trụ”, Lehnert nói. Kỉ lục cho vật thể xa xôi nhất trước đây thuộc về một ngôi sao tự hủy với độ lệch đỏ 8,2 – nghĩa là vụ nổ xảy ra lúc vũ trụ 630 triệu năm tuổi.
Các ứng cử viên không chắc chắn ở những độ lệch đỏ còn cao hơn so với thiên hà vừa tìm thấy đã được báo cáo, nhưng chúng không được xác nhận với các phép đo phổ ánh sáng. Cho đến nay, thiên hà xa xôi nhất được xác nhận bằng phương pháp quang phổ có độ lệch đổ là 6,96.
Sương mù nguyên thủy
Khoảng cách cực xa của thiên hà mới này – đặt tên là UDFy-38135539 – cung cấp các gợi ý về cách thức sương mù nguyên thủy bị xua tan để làm cho vũ trụ trong suốt hơn đối với ánh sáng. Phần lớn ánh sáng sao trong vài trăm triệu năm đầu tiên của sự tồn tại của vũ trụ nhanh chóng bị hấp thụ bởi chất khí hydrogen tràn khắp vũ trụ.
Các nguyên tử hydrogen này cuối cùng phân li thành các proton và electron cấu thành của chúng – một quá trình gọi là sự ion hóa trở lại – bởi các nguồn bức xạ có cường độ vẫn còn gây tranh cãi, dẫn tới vũ trụ trong suốt hơn mà chúng ta thấy ngày nay.
UDFy-38135539 tồn tại vào lúc lớp sương mù đó vẫn đang trong quá trình tan đi. Nhưng thật ra thì có những dấu hiệu dễ thấy cho biết phần lớn hydrogen xung quanh nó đã bị ion hóa trở lại.
Lehnert và các đồng nghiệp tính được bức xạ phát ra từ bản thân thiên hà trên không đủ để làm công việc đó, cho nên nó phải có sự trợ giúp, có lẽ từ một đám thiên hà nhỏ hơn xung quanh nó quá mờ nhạt nên không nhìn thấy.
“Rất thú vị là chúng ta đã có bằng chứng khả dĩ cho một thiên hà ở độ lệch đỏ phá kỉ lục”, phát biểu của Avi Loev thuộc Trung tâm Thiên văn Vật lí Harvard-Smithsonian ở Massachusetts. Nhưng Loeb, người không thuộc đội của Lehnert, cho biết các đóng góp từ bầu khí quyển của Trái đất có thể mang đến thêm một số sai số cho khoảng cách của thiên hà trên.
Đội nghiên cứu thừa nhận rằng có khả năng là cực đại trong quang phổ ấy là do oxygen chứ không phải hydrogen, mang đến cho nó một độ lệch đỏ thấp hơn nhiều, là 2,12. Sự thăng giáng của khí quyển Trái đất có thẻ làm cho ánh sáng phát ra từ oxygen, cái tạo ra các cặp cực đại, bị nhòe thành một cực đại trông tựa như phổ tạo ra bởi hydrogen. Nhưng đội nghiên cứu tính ra được là sự nhòe đi này chỉ xảy ra trong 0,1% trong số các quan sát, cho nên có khả năng đây chẳng phải là trường hợp đó.
Nguồn: PhysOrg.com
