Các nhà vật lý thiên văn giải thích cho việc Kính thiên văn James Webb phát hiện ra một nhóm thiên hà bí ẩn có nguy cơ phá vỡ vũ trụ học.
Các thiên hà mà kính thiên văn James Webb (JWST) phát hiện hình thành sớm nhất là 500 triệu năm sau Vụ nổ lớn Big Bang, sáng đến mức về mặt lý thuyết chúng không thể tồn tại. Dải Ngân hà, những thiên hà sơ khai này đã hình thành trong khoảng thời gian rất ngắn so với thời gian của chúng ta.
Phát hiện này đe dọa làm đảo lộn sự hiểu biết của các nhà vật lý về sự hình thành thiên hà và thậm chí cả mô hình chuẩn của vũ trụ học.
Hình minh họa cho thấy một thiên hà lộn xộn, hỗn loạn đang trải qua các đợt hình thành sao. (Ảnh: ESA, NASA, L. Calçada)
Sử dụng mô phỏng siêu máy tính
Giờ đây, một nhóm các nhà nghiên cứu sử dụng mô phỏng siêu máy tính cho thấy các thiên hà có thể không lớn đến thế – chúng có thể sáng bất thường.
"Thông thường, một thiên hà sáng vì nó lớn. Làm sao những thiên hà khổng lồ này có thể tập hợp lại nhanh như vậy? Các mô phỏng của chúng tôi cho thấy các thiên hà không gặp rắc rối khi hình thành độ sáng này vào lúc bình minh vũ trụ”, tác giả nghiên cứu cao cấp Claude-André Faucher-Giguère, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Northwestern, cho biết.
Các lý thuyết được chấp nhận hiện nay cho thấy rằng, những tiền thiên hà đầu tiên này đã đạt đến tuổi thiếu niên từ 1 đến 2 tỷ năm trong sự sống của vũ trụ - hình thành thành các thiên hà lùn bắt đầu nuốt chửng lẫn nhau để phát triển thành những thiên hà giống như của chúng ta.
Điều này khiến việc JWST phát hiện ra hàng ngàn thiên hà sơ khai sáng bất thường, một số thậm chí giống thiên hà của chúng ta, là một điều ngạc nhiên đối với các nhà thiên văn học. Đó là một khám phá khiến những hiểu biết cơ bản nhất của họ về cách vũ trụ phát triển trở nên hoài nghi nghiêm trọng.
Để điều tra xem điều gì có thể đã mang lại cho các thiên hà này sự lấp lánh kỳ lạ của chúng, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một mô hình hình thành thiên hà và chạy nó qua siêu máy tính – mô phỏng khí đông tụ xoáy của vũ trụ sơ khai khi nó biến thành các ngôi sao, từ đó hình thành các thiên hà.
Bằng cách tính toán cẩn thận khối lượng, năng lượng, động lượng và thành phần hóa học của vũ trụ trẻ, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng, các ngôi sao ở thời điểm sơ khai này có thể đã hình thành những vụ nổ đột ngột, nhanh chóng sau nhiều năm im lặng. Được gọi là "sự hình thành sao bùng nổ", quá trình này không giống như tốc độ hình thành sao ổn định trong vũ trụ ngày nay và có thể giải thích tại sao vũ trụ sơ khai lại sáng đến vậy.