Khoảnh khắc hợp nhất thiên hà hùng vĩ qua con mắt của kính thiên văn 10 tỷ USD

Từ cuối thập niên 1990, NASA đã phối hợp cùng Cơ quan Vũ trụ châu Âu để phát triển James Webb, với kinh phí khoảng 10 tỷ USD. James Webb là kính viễn vọng mạnh mẽ và hiện đại nhất mà con người từng tạo ra, và được kỳ vọng sẽ cung cấp những hình ảnh với độ chi tiết chưa từng có về vũ trụ, hỗ trợ các nhà khoa học khám phá, tìm hiểu về vũ trụ cũng như sự sống ngoài Trái Đất.

Không phụ sự kỳ vọng, James Webb vừa tiếp tục chứng minh giá trị của mình khi đem về cho các nhà khoa học ảnh chụp khoảnh khắc hợp nhất cực kỳ hùng vĩ giữa hai thiên hà xa xôi trong vũ trụ.

Đây là thiên hà xoắn ốc đang trong quá trình sáp nhập (va chạm), và phát sáng rực rỡ ở bước sóng hồng ngoại mà James Webb vận hành. Theo ước tính của các nhà khoa học, cường độ ánh sáng mà quá trình hợp nhất của hai thiên hà này tạo ra có thể gấp hơn một nghìn tỷ mặt trời cộng lại. Quá trình sáp nhập thiên hà có thể xảy ra trong hàng triệu năm, nghĩa là các nhà thiên văn học hoàn toàn có cơ hội quan sát và nghiên cứu về hiện tượng này trong khi chúng đang xảy ra.

Cặp đôi này có tên kết hợp là Arp 220, vì chúng xuất hiện dưới dạng một vật thể duy nhất khi nhìn từ Trái đất. Được biết đến như một thiên hà hồng ngoại siêu sáng (ULIRG), Arp 220 phát sáng rực rỡ hơn nhiều so với một thiên hà xoắn ốc điển hình như Dải Ngân hà của chúng ta.

Arp 220 nằm cách xa 250 triệu năm ánh sáng, nhưng ánh sáng rực rỡ của nó cho phép James Webb có thể dễ dàng chụp được bức ảnh chi tiết thông qua các hệ thống Near-Infrared Camera (NIRCam) và Mid-Infrared Instrument (MIRI). Bằng cách kết hợp dữ liệu từ hai thiết bị này, các nhà khoa học có thể nhìn thấy vật thể ở cả bước sóng cận hồng ngoại và trung hồng ngoại.

Sự hợp nhất nghe có vẻ bình thường, nhưng trên thực tế là loại hình tương tác “bạo lực” nhất của thiên hà. Khi đó, chúng sẽ hợp nhất thành một vật thể và tạo ra một cơn bão hình thành sao với quy mô khổng lồ. Khi các đám mây bụi và mảnh vụn từ mỗi thiên hà bị xô vào nhau, nó sẽ tạo điều kiện thúc đẩy sự ra đời của các ngôi sao mới, đồng thời tạo nên một trong những kỳ quan hùng vĩ nhất của vũ trụ. Ngoài ra, sự tương tác hấp dẫn giữa các thiên hà và ma sát giữa khí - bụi có ảnh hưởng lớn đến các thiên hà liên quan.

Trong trường hợp của Arp 220, sự va chạm của hai thiên hà xoắn ốc này bắt đầu khoảng 700 triệu năm trước. Nó gây ra một vụ nổ hình thành sao khổng lồ. Khoảng 200 cụm sao khổng lồ cư trú trong một khu vực bụi bặm, dày đặc có đường kính khoảng 5.000 năm ánh sáng (khoảng 5% đường kính của Dải Ngân hà). Lượng khí trong khu vực nhỏ bé này bằng với lượng khí trong toàn bộ Dải Ngân hà cộng lại.