Chụp được ảnh những tia sáng lấp lánh đầu tiên trong vũ trụ

Các nhà thiên văn vừa phát hiện một đám mây bụi khí sáng lấp lánh tại vũ trụ có độ tuổi bằng 4% độ tuổi vũ trụ hiện nay, khiến nó trở thành một trong những tia sáng đầu tiên của vũ trụ từng được ghi nhận được.

Một nhóm các nhà thiên văn quốc tế, dẫn đầu bởi Nicolas Laporte từ Đại học London, đã sử dụng kính ALMA để quan sát A2744_YD4, thiên hà trẻ nhất và xa nhất từng được quan sát.

Họ rất ngạc nhiên khi thấy thiên hà này dù còn rất trẻ nhưng chứa nhiều bụi khí liên sao, được tạo thành bởi cái chết của những ngôi sao trước đó.

Thiên hà này nằm tại khu vực vũ trụ có độ tuổi chỉ 600 triệu năm, trong khi vũ trụ chúng ta đang sống đã có tuổi đời khoảng 13,7 tỷ năm. Quan sát mới này cho ta những cái nhìn hoàn toàn mới về sự chào đời của những ngôi sao đầu tiên trong vũ trụ.

"A2744_YD4 không chỉ là thiên hà nằm xa nhất được ALMA quan sát, nó còn chứa rất nhiều bụi khí, là bằng chứng cho thấy các vụ nổ siêu tân tinh đã từng được diễn ra và làm ô nhiễm thiên hà này", Nicolas Laporte cho biết.

Hình ảnh minh họa về thiên hà trẻ A2744_YD4 xuất hiện khi vũ trụ chỉ mới 600 triệu năm tuổi. (Ảnh: ESO/M. Kornmesser).

Các đám mây bụi khí được cấu tạo chủ yếu từ silicon, carbon và nhôm, chúng là những hạt bụi nhỏ có kích thước vào khoảng một phần triệu cm. Các nguyên tố hóa học này thường xuất hiện quanh một ngôi sao sau khi chết, ngoạn mục trong những vụ nổ siêu tân tinh.

Trong vũ trụ ngày nay, lượng bụi khí dồi dào góp phần tạo ra những ngôi sao, hành tinh và các cấu trúc mới của thiên hà. Tuy nhiên, vào thời điểm 600 triệu năm đầu tiên của vũ trụ, lượng khí bụi rất khan hiếm, nên việc tìm ra lượng khí lớn trong thiên hà này gây bất ngờ cho các nhà thiên văn.

Thiên hà khí bụi A2744_YD4 nằm trong cụm thiên hà khổng lồ mang tên Abell 2744. Bởi vì một hiện tượng được gọi là "thấu kính hấp dẫn", nên cụm thiên hà này như chiếc kính viễn vọng khổng lồ trong vũ trụ, giúp phóng to A2744_YD4 hơn 1,8 lần, cho phép các nhà nghiên cứu nhìn sâu hơn vào vũ trụ.

Quan sát này cũng phát hiện thấy sự phát xạ ánh sáng của oxy bị ion hóa từ A2744_YD4. Đây là khám phá về oxy bị ion hóa sớm nhất trong vũ trụ, vượt xa khoảng thời gian của khám phá từng được ALMA thực hiện vào năm 2016.

Nhóm nghiên cứu ước tính, lượng khí bụi của A2744_YD4 có khối lượng gấp khoảng 6 triệu lần so với khối lượng Mặt Trời, trong khi những ngôi sao của nó chỉ có khối lượng gấp khoảng 2 triệu lần so với khối lượng Mặt Trời.

Nhóm nghiên cứu cũng đo đạc tốc độ hình thành sao trong A2744_YD4, và nhận thấy có khoảng 20 ngôi sao tương đương Mặt Trời được hình thành qua mỗi năm, trong khi đó Ngân Hà của chúng ta chỉ tạo ra được một sao mới trong cùng khoảng thời gian.

Thiên hà khí bụi A2744_YD4 nằm trong cụm thiên hà khổng lồ mang tên Abell 2744.

"Tỷ lệ này không phải là điều bình thường so với một thiên hà nằm xa như vậy, nhưng nó khẳng định chắc chắn sự tồn tại của bụi khí trong A2744_YD4. Tuy vậy, vẫn còn điều đáng tiếc khi ta không tận mắt chứng kiến sự hình thành của thiên hà này, vì nó đã được tạo ra từ 200 triệu năm trước đó", đồng tác giả Richard Ellis của nghiên cứu cho biết.

Điều này có nghĩa, sự hình thành sao trong thiên hà này đã bắt đầu từ ít nhất 200 triệu năm trước đó, nếu chúng ta nhìn sâu hơn và quan sát được vào thời điểm đó, ta sẽ biết thêm được nhiều điều thú vị mà chưa người nào từng được biết đến.

Mặt Trời cùng các hành tinh trong Hệ Mặt Trời là những sản phẩm thế hệ sau, được hình thành khi vũ trụ đã trên dưới 10 tỷ năm tuổi. Bằng cách nghiên cứu sâu xa về những thiên thể đầu tiên trong vũ trụ, ta sẽ biết được nguồn gốc của chính mình.

"Với ALMA, triển vọng thực hiện những quan sát sâu vào quá khứ của vũ trụ sẽ trở nên dễ dàng hơn và ta sẽ có cơ hội cao hơn được bắt gặp những thiên hà trẻ như thế này", Ellis nói thêm.