Phát hiện một thiên hà xoắn ốc có cổ đại được mệnh danh là 'con quái vật' của vũ trụ

Phát hiện một thiên hà xoắn ốc có cổ đại, được mệnh danh là con quái vật của vũ trụ
Một thiên hà xoắn ốc khổng lồ có thanh chắn có niên đại ước tính 11,1 tỷ năm tuổi đã được phát hiện, cho thấy hoạt động tạo sao và động lực học khí chưa từng được biết đến. Phát hiện mới này có thể định hình lại hiểu biết của chúng ta về sự tiến hóa của các thiên hà như Dải Ngân hà (Milky Way).

Theo đó, các nhà thiên văn học đã quan sát được một thiên hà xoắn ốc khổng lồ, hoạt động mạnh từ vũ trụ sơ khai, cung cấp góc nhìn mới về quá trình hình thành của các thiên hà tương tự Milky Way. Thiên hà cổ đại này sở hữu một thanh trung tâm sáng – cấu trúc thường thấy ở nhiều thiên hà xoắn ốc hiện đại – và việc phát hiện ra nó đang giúp giới khoa học hiểu rõ hơn về cách những gã khổng lồ vũ trụ này phát triển.

Một số thiên hà xoắn ốc, bao gồm cả Dải Ngân hà, có một thanh thẳng xuyên qua trung tâm. Thanh này hoạt động như một phễu dẫn khí vào vùng lõi, nơi nó thúc đẩy sự hình thành sao mới. Tuy nhiên, hai câu hỏi lớn vẫn tồn tại: Tại sao chỉ khoảng một nửa thiên hà xoắn ốc sở hữu thanh chắn? Và những cấu trúc này đóng vai trò gì trong sự tiến hóa của thiên hà?

Con "quái vật" từ vũ trụ sơ khai

Để giải đáp những câu hỏi trên, nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Shuo Huang (Đài quan sát Thiên văn Quốc gia Nhật Bản và Đại học Nagoya) dẫn đầu đã sử dụng kính viễn vọng vô tuyến ALMA. Họ tập trung vào thiên hà J0107a trong chòm sao Kình Ngư (Cetus), tồn tại cách đây 11,1 tỷ năm. J0107a được giới khoa học gọi là "thiên hà quái vật" – dạng thiên hà phát triển cực nhanh nhờ tốc độ tạo sao phi thường.

Trước đây, việc nghiên cứu chi tiết các thiên hà xa xôi như vậy gần như bất khả thi. Nhưng nhờ khả năng quan sát sắc nét của Kính viễn vọng Không gian hiện đại nhất thế giới James Webb (JWST), các nhà thiên văn giờ đây có thể nhìn rõ cấu trúc xoắn ốc và cả thanh trung tâm ở những thiên hà cổ đại dạng này. J0107a nổi bật là thiên hà xoắn ốc có thanh chắn lâu đời nhất và lớn nhất từng được quan sát, biến nó thành một "viên nang thời gian" lý tưởng để nghiên cứu sự hình thành của các cấu trúc thiên hà hùng vĩ trong vũ trụ sơ khai.

Nhóm nghiên cứu phát hiện rằng ở J0107a, sự phân bố và chuyển động của khí trong thanh trung tâm tương đồng với các thiên hà hiện đại. Tuy nhiên, so với thiên hà hiện đại:

• Mật độ khí tập trung cao hơn gấp nhiều lần
• Tốc độ dòng khí nhanh hơn, đạt tới vài trăm km/giây

Nhóm nghiên cứu tin rằng dòng khí khổng lồ đổ về trung tâm này sẽ kích thích quá trình tạo sao mạnh mẽ, từ đó thúc đẩy sự tiến hóa của "thiên hà quái vật". Đây là lần đầu tiên các đặc điểm này được quan sát thực nghiệm, và chúng không được dự đoán trước bởi các mô hình lý thuyết hay mô phỏng.

Tiến sĩ Huang nhận định: "Chúng tôi kỳ vọng thông tin chi tiết về phân bố và chuyển động khí thu được từ quan sát này sẽ cung cấp manh mối quan trọng không chỉ cho nguồn gốc đa dạng thiên hà, mà cả quá trình hình thành và tiến hóa của các thiên hà xoắn ốc có thanh chắn phổ biến hơn."