Phát hiện 23 thiên hà hình thành sau vụ nổ Big Bang 800 triệu năm

Bằng cách sử dụng máy ảnh năng lượng tối ở Chilê, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra 23 thiên hà trẻ xuất hiện 800 triệu năm sau vụ nổ Big Bang – thời điểm vũ trụ được khai sinh từ bóng tối.

Tại thời điểm này, vũ trụ trải qua một quá trình gọi là sự tái ion hóa. Trong đó, bức xạ năng lượng từ các thiên hà và những ngôi sao đầu tiên chiếu sáng môi trường xung quanh để xua đi sương mù bao quanh những đám thiên hà trẻ.

Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế, trong đó có các nhà thiên văn học thuộc Đại học Bang Arizona (ASU), đã sử dụng máy ảnh năng lượng tối (DECam) để quan sát các thiên hà trong thời điểm bình minh của vũ trụ.

Theo các nhà nghiên cứu, khoảng 300.000 năm sau vụ nổ Big Bang, vũ trụ tối và chứa đầy khí hydro trung tính. Các thiên hà và sao đầu tiên bắt đầu xuất hiện trong nửa tỷ năm tiếp theo, và khi chúng xuất hiện, bức xạ ion hóa của không gian xung quanh chúng làm cho vũ trụ biến đổi.

Ước tính quá trình này diễn ra trong khoảng 300 triệu đến 1 tỷ năm sau sự ra đời của vũ trụ.

Xác định được 23 thiên hà trẻ trong vũ trụ. (Ảnh: Zhenya Zheng).

"Trước quá trình tái ion hóa, những thiên hà này rất khó để nhìn thấy, bởi vì ánh sáng của chúng bị phân tán bởi không khí giữa các thiên hà, giống như đèn pha xe hơi trong sương mù”, giáo sư Sangeeta Malhotra thành viên nhóm nghiên cứu cho hay, "Khi đủ số lượng các thiên hà xuất hiện, chúng xua hết sương mù khiến tầm nhìn trở nên thông thoáng hơn”.

Theo các nhà nghiên cứu, 23 thiên hà trẻ được phát hiện nhờ DECam có thể giúp xác định rõ hơn quá trình tái ion hóa đã thực sự diễn ra như thế nào. DECam gần đây đã được nâng cấp và được trang bị bộ lọc băng hẹp đặc biệt do các nhà nghiên cứu của ASU thiết kế.

"Một vài năm trước, chúng tôi đã thực hiện một nghiên cứu tương tự bằng cách sử dụng một máy ảnh 64-megapixel bao phủ một diện tích bầu trời bằng với Mặt trăng khi tròn. Trong khi đó, DECam có độ phân giải lên tới 570 megapixel và có thể bao quát 15 lần diện tích Mặt trăng tròn chỉ trong một hình ảnh duy nhất”, James Rhoads, thành viên nhóm nghiên cứu cho biết.

“Chúng tôi đã dành nhiều tháng để cải tiến thiết kế của bộ lọc cũng như tối ưu hóa để máy ảnh có được sự nhạy cảm tối đa trong quá trình nghiên cứu”, Zhenya Zheng - một nhà thiên văn học đang làm việc tại Đài quan sát thiên văn Thượng Hải ở Trung Quốc cho biết.

Theo các nhà nghiên cứu, đây là thiết bị lớn nhất được chọn để có thể quan sát thời điểm bình minh vũ trụ. Malhotra nói: "Các cuộc khảo sát với quy mô rộng lớn đã cho thấy, ở giai đoạn đầu của vũ trụ, những thiên hà phổ biến có ánh sáng yếu, trong khi các thiên hà hiếm khi xuất hiện lại có ánh sáng cực mạnh”.

Các nhà nghiên cứu nói rằng kết quả nghiên cứu này có thể giúp nâng cao hiểu biết của chúng ta về thời điểm sơ khai của vũ trụ. Theo Junxian Wang, đồng tác giả của nghiên cứu thì "những phát hiện trong cuộc khảo sát này cho thấy phần lớn các thiên hà đầu tiên bị ion hóa và chiếu sáng cho vũ trụ đều được hình thành sớm, chỉ chưa đầy 800 triệu năm sau vụ nổ Big Bang".