Phát hiện một thiên hà cổ đại chứa nhiều đặc điểm ‘bất thường’ liên quan đến sự tiến hóa của vũ trụ

Thông qua hệ thống kính thiên văn ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) đặt tại Chile, các nhà nghiên cứu thiên văn học quốc tế đã tìm thấy một thiên hà cổ đại có tên gọi SPT0418–47 nằm ở gần rìa của Vũ trụ có thể quan sát được (observable Universe) có chứa nhiều đặc điểm tương đồng với Dải Ngân hà của chúng ta - yếu tố bất thường với một thiên hà cổ. Bởi các thiên hà đến từ Vũ trụ sơ khai (early Universe) vốn được cho là có hình dạng khác với ngày nay.

Được hình thành chỉ 1,4 tỷ năm sau vụ nổ Big Bang, ánh sáng từ thiên hà xa xôi này mất 12 tỷ năm để đi đến Trái đất. Nói cách khác, SPT0418–47 nằm cách Trái Đất hơn 12 tỷ năm ánh sáng, và những gì chúng ta nhìn thấy ở thiên hà này cũng chính là hình ảnh vũ trụ chỉ khoảng 1,4 tỷ năm tuổi.

Về mặt lý thuyết, ở thủa sơ khai của vũ trụ, các thiên hà thường không ổn định bởi chúng cũng mới ra đời và có cấu trúc chưa thực sự hoàn thiện được như các thiên hà hiện nay, chẳng hạn như Dải Ngân hà của chúng ta. Tuy nhiên những đặc điểm khác thường từ SPT0418–47 có thể làm lung lay lý thuyết trên.

“Khám phá này mang đến một bước đột phá trong lĩnh vực nghiên cứu sự hình thành của thiên hà, cho thấy rằng những cấu trúc mà chúng ta quan sát được trong các thiên hà xoắn ốc lân cận và trong Dải Ngân hà của chúng ta thậm chí đã từng tồn lại từ 12 tỷ năm trước”, Francesca Rizzo, tiến sĩ Viện Vật lý Thiên văn Max Planck Đức, cho biết.

Cụ thể, lý thuyết về Vũ trụ sơ khai cho rằng các thiên hà đầu tiên (thiên hà cổ đại) được đặc trưng bởi sự hỗn loạn. Cấu trúc của chúng chưa được thuần hóa như những thiên hà được quan sát thấy trong thời hiện đại. Điều này là do các tác động mạnh liên quan đến sự hợp nhất thiên hà và các vụ nổ siêu tân tinh dẫn đến việc hầu hết các thiên hà hình thành sao trẻ đều nóng động, hỗn loạn và cực kỳ không ổn định.

• Vầng hào quang khí khổng lồ xung quanh Thiên hà Tiên nữ lần đầu tiên được lập bản đồ

Tuy nhiên, thiên cổ đại SPT0418-47 lại đi ngược lại gần như hoàn toàn so với lý thuyết trên. Nó chứa tới hai điểm đặc trưng giống với Dải Ngân hà của chúng ta - một thiên hà “hiện đại”, đó là cấu trúc dạng đĩa cũng như bao gồm tập hợp các ngôi sao quay quanh trung tâm thiên hà.

“Những gì chúng tôi tìm thấy là khá khó hiểu. SPT0418–47 là đĩa thiên hà có cấu trúc toàn diện nhất từng được quan sát trong Vũ trụ sơ khai. Kết quả này khá bất ngờ và có ý nghĩa quan trọng đối với cách thức chúng ta nghiên cứu về sự tiến hóa của các thiên hà”, nhà nghiên cứu Simona Vegetti thuộc Viện Vật lý Thiên văn Max Planck nhận định.

Mặc dù SPT0418–47 sở hữu một đĩa sao bao quanh phần phình ra ở trung tâm, các nhà thiên văn học tin rằng thiên hà cổ đại này được định hình sẵn để phát triển thành một thiên hà hình elip, không phải thiên hà xoắn ốc như Dải Ngân hà.

• Chiêm ngưỡng vẻ đẹp của NGC 1614, một trong những thiên hà kỳ lạ nhất

Trong tương lai, các công cụ như Kính viễn vọng Cực lớn (ELT) sẽ được tích cực đưa vào vận hành nhằm giúp giới thiên văn học khám phá độ phổ biến các thiên hà tương tự sau vụ nổ Big Bang cũng như sự hiện diện của chúng trong Vũ trụ sơ khai. Từ đó cung cấp những hiểu biết mới về sự tiến hóa của Vũ trụ.