Thiên hà xa nhất từng được phát hiện ẩn chứa bí mật đáng kinh ngạc

Các công cụ như Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) đang cho phép các nhà khoa học nhìn ngược lại lịch sử vũ trụ xa hơn bao giờ hết, khám phá những vật thể cực kỳ xa xôi như các thiên hà hình thành trong vài trăm triệu năm đầu tiên của vũ trụ. Gần đây, các nhà thiên văn học đã tiến hành một chiến dịch quan sát chuyên sâu đối với thiên hà JADES-GS-z14-0, thiên hà xa nhất từng được biết đến, và phát hiện ra một điều đáng kinh ngạc hơn nữa: Dấu hiệu tồn tại của oxy.

Thiên hà này nằm cách Trái Đất xa đến mức ánh sáng từ nó mất 13,4 tỷ năm để đến được với chúng ta, nghĩa là chúng ta đang nhìn thấy hình ảnh của JADES-GS-z14-0 300 triệu năm sau Vụ Nổ Lớn (Big Bang). Đối với một thiên hà trẻ như vậy trong giai đoạn sơ khai của vũ trụ, các nhà khoa học dự đoán sẽ tìm thấy nhiều hydro và heli, vì đây là những nguyên tố có mặt trong các thiên hà ở thời kỳ đầu. Tuy nhiên, bằng cách sử dụng kính thiên văn mặt đất ALMA (Atacama Large Millimeter Array), họ cũng phát hiện ra oxy – một nguyên tố mà lẽ ra không xuất hiện cho đến khi thiên hà già đi nhiều hơn.

Sander Schouws, nhà nghiên cứu đến từ Đài quan sát Leiden, cho biết:

Kết quả quan sát cho thấy thiên hà này đã hình thành rất nhanh và cũng trưởng thành nhanh chóng hơn nhiều so với dự đoán ban đầu.

Kể từ khi James Webb bắt đầu quan sát các thiên hà sơ khai, các nhà khoa học bắt đầu nghi ngờ rằng mô hình của họ về vũ trụ sơ khai có thể sai hoặc ít nhất là chưa hoàn chỉnh. Dường như vũ trụ sơ khai sôi động và sáng hơn nhiều so với dự đoán, với các thiên hà hình thành và phát triển nhanh hơn dự kiến, và các nhà khoa học hiện vẫn chưa rõ lý do tại sao.

Kết quả bất ngờ này vì chúng mở ra một góc nhìn mới về các giai đoạn đầu tiên trong quá trình tiến hóa của thiên hà. Bằng chứng cho thấy một thiên hà đã trưởng thành ngay trong vũ trụ sơ khai đặt ra câu hỏi về thời điểm và cách thức các thiên hà hình thành.

Oxy được phát hiện bằng kỹ thuật quang phổ, trong đó ánh sáng từ các vật thể xa xôi được phân tách thành các bước sóng khác nhau để xác định những bước sóng nào đã bị hấp thụ. Bằng cách tìm kiếm các vạch hấp thụ này, các nhà khoa học có thể biết được vật thể xa xôi đó được cấu tạo từ gì. Trong trường hợp này, hai nhóm nghiên cứu độc lập đều tìm thấy dấu hiệu của oxy trong thiên hà này khi phân tích dữ liệu từ ALMA – một hệ thống kính thiên văn vô tuyến gồm 66 đĩa hoạt động đồng bộ tại Chile.

Những phát hiện từ ALMA cũng giúp xác nhận khoảng cách khổng lồ từ Trái đất đến JADES-GS-z14-0. Mặc dù thiên hà này ban đầu được phát hiện bởi Kính viễn vọng Không gian James Webb, nhưng ALMA đã giúp xác nhận và đo lường chính xác khoảng cách khổng lồ của nó. Điều này cho thấy sự kết hợp tuyệt vời giữa ALMA và JWST trong việc tiết lộ quá trình hình thành và tiến hóa của các thiên hà sơ khai.

Nghiên cứu này sẽ được công bố trong một bài báo trên tạp chí Astronomy & Astrophysics và một bài báo khác trên The Astrophysical Journal.