Phát hiện thiên hà cổ ‘đang dậy thì’

Các nhà khoa học vừa tìm thấy một thiên hà lớn trong Vũ trụ sơ khai đang tạo ra những ngôi sao giống như mặt trời của chúng ta ở tốc độ nhanh hơn 100 lần so với Dải Ngân hà thời hiện đại.

Ảnh minh họa thiên hà xa xôi SMM J2135-0102 cho thấy những đám mây sáng, lớn, kích cỡ vài trăm năm ánh sáng, là những vùng đang hình thành sao dữ dội. Những “xưởng sản xuất sao” này có kích cỡ tương tự như trong Dải Ngân hà, nhưng sáng hơn 100 lần, cho thấy sự hình thành sao trong cuộc sống sơ khai của những thiên hà này là một quá trình dữ dội hơn nhiều so với cái thường tìm thấy trong những thiên hà lân cận. Ảnh: ESO/M. Kornmesser

Đội nghiên cứu quốc tế, do trường đại học Durham lãnh đạo, đã mô tả kết quả trên là như đang nhìn “một thiếu niên trong tuổi dậy thì”.

Do lượng thời gian cần thiết cho ánh sáng đi đến Trái đất, nên các nhà khoa học đã quan sát thiên hà trên khi nó xuất hiện cách nay 10 tỉ năm về trước – chỉ 3 tỉ năm sau Big Bang.

Họ tìm thấy bốn vùng đang hình thành sao rời rạc bên trong thiên hà trên, tên gọi là as SMM J2135-0102. Mỗi vùng sáng hơn 100 lần so với những vùng đang hình thành sao thuộc Dải Ngân hà, thí dụ như Tinh vân Orion.

Họ cho biết kết quả của mình, công bố ngày 21/3 trên tạp chí khoa học danh tiếng Nature, cho thấy sự hình thành sao diễn ra nhanh hơn và dữ dội hơn trong Vũ trụ sơ khai, khi các thiên hà trải qua thời kì tăng trưởng khủng khiếp.

Kết quả nghiên cứu trên, do Hội Thiên văn học Hoàng gia và Hội đồng Khoa học và Công nghệ quốc gia Anh tài trợ, cung cấp một cái nhìn độc đáo về cách thức những ngôi sao ra đời trong Vũ trụ sơ khai, các nhà khoa học cho biết thêm.

Tác giả đứng đầu nhóm, tiến sĩ Mark Swinbank ở Viện Vũ trụ học Điện toán, tại trường đại học Durham, nói: “Thiên hà này trông như một thiếu niên đang trong tuổi dậy thì. Nếu bạn có thể trông thấy nó ngày nay là một kẻ trưởng thành thì bạn sẽ tìm ra tương đương thiên hà của cầu thủ bóng đá Peter Crouch.

“Chúng tôi không hiểu hết vì sao những ngôi sao lại hình thành nhanh như vậy, nhưng kết quả của chúng tôi cho thấy những ngôi sao đó hình thành hiệu quả hơn nhiều trong Vũ trụ sơ khai so với sự hình thành sao ngày nay.

“Các thiên hà trong Vũ trụ sơ khai dường như đã trải qua thời kì tăng trưởng nhanh chóng và những ngôi sao như mặt trời của chúng ta hình thành nhanh hơn nhiều so với chúng ra đời ngày nay”.

Các nhà khoa học ước tính thiên hà quan sát thấy đó đang sản xuất sao ở tốc độ tương đương 250 mặt trời mỗi năm.

Ảnh ghép cho thấy việc khám phá ra thiên hà xa xôi SMM J2135-0102. Ảnh trái: ảnh cụm thiên hà MACS J2135-010217 (ở giữa), nơi đang làm hội tụ hấp dẫn SMM J2135-0102. Ảnh trên bên phải: SMM J2135-0102 được phát hiện ra đầu tiên trong những quan sát bước sóng hạ milimet (thể hiện màu đỏ) với camera LABOCA trên kính thiên văn Thí nghiệm Kẻ tìm đường Atacama (APEX). Ảnh dưới bên phải: những quan sát tiếp sau đó với kính thiên văn Submillimeter Array (màu đỏ) làm hé lộ những đám mây nơi các ngôi sao đang hình thành trong thiên hà trên với độ chính xác cao. Góc nhìn thiên hà của chúng ta được phóng đại bởi sự hội tụ hấp dẫn, cái cũng mang lại một ảnh kép; tám vùng hình thành sao biểu kiến trong các quan sát Submillimeter Array thật ra là bốn vùng hình thành sao riêng biệt trong thiên hà trên. Ảnh: ESO/APEX/M. Swinbank et al.; Kính thiên văn vũ trụ Hubble NASA/ESA & SMA.

Những kết quả trên ủng hô cho nghiên cứu trước đây do trường đại học Durham lãnh đạo. Năm 2009, các nhà khoa học Durham đã tìm thấy một thiên hà – gọi là MS1358arc – đang sản xuất sao nhanh hơn nhiều so với trông đợi khi nó được quan sát thấy, lúc nó xuất hiện cách nay gần 12,5 tỉ năm trước.

SMM J2135-0102 được tìm ra bằng kính thiên văn Thí nghiệm Kẻ tìm đường Atacama (APEX), do Đài thiên văn Nam châu Âu (ESO) điều hành. Những quan sát tiếp sau đó đã được thực hiện bởi sự kết hợp những thấu kính hấp dẫn tự nhiên của những thiên hà lân cận với kính thiên văn Submillimeter Array đầy sức mạnh ở Hawaii để phóng to thiên hà lên thêm nữa.

Tiến sĩ Swinbank cho biết thêm: “Độ phóng đại đó hé lộ thiên hà trên một cách chi tiết chưa có tiền lệ, mặc dù nó ở quá xa nên ánh sáng của nó phải mất chừng 10 tỉ năm để đến với chúng ta.

“Trong những quan sát tiếp sau đó với kính thiên văn Submillimeter Array, chúng tôi đã có thể nghiên cứu những đám mây nơi các ngôi sao đang hình thành trong thiên hà trên với độ chính xác lớn”.

Ảnh chụp này cho thấy cụm thiên hà MACS J2135-010217 (ở giữa), nơi đang làm hội tụ hấp dẫn thiên hà ở xa SMM J2135-0102. Ảnh có bề ngang 5 phút cung, và chứa những dữ liệu từ Camera Tiên tiến dùng cho Khảo sát gắn trên Kính thiên văn vũ trụ Hubble NASA/ESA.

Carlos De Breuck, một đồng tác giả của bài báo, làm việc ở ESO, nói: “Sự hình thành sao trong những đám mây bụi lớn của thiên hà này không giống như cái đang diễn ra trong Vũ trụ lân cận của chúng ta”

“Tuy nhiên, những quan sát của chúng tôi cho thấy chúng ta có thể sử dụng cơ sở vật lí cơ bản từ những lõi nhân đậm đặc nhất trong những thiên hà lân cận để tìm hiểu sự ra đời sao trong những thiên hà xa xôi hơn này”.

Tham khảo: Intense Star-Formation within Resolved Compact Regions in a Galaxy at z=2, Swinbank, AM, et al, Nature, DOI:10.1038/nature08880

Theo PhysOrg.com