Phát hiện “báu vật” hơn 13 tỉ năm từ vòng cung Đá Quý Vũ Trụ

Kính viễn vọng không gian James Webb đã quan sát được 5 vật thể có thể là những cụm sao hiện diện sớm nhất trong thời kỳ Bình minh vũ trụ.

Theo Live Science, một nhóm khoa học gia đã sử dụng James Webb để quan sát thành công 5 cụm sao cầu dày đặc trong thiên hà cổ đại “Đá Quý Vũ Trụ” ( Cosmic Gems).

Cosmic Gems được nhìn thấy dưới dạng một vòng cung ánh sáng, nên hay được gọi là “vòng cung Đá Quý vũ trụ”, tồn tại vào thời điểm chỉ 460 triệu năm sau sự kiện Vụ nổ Big Bang.

Do vậy, 5 cụm sao cầu nguyên thủy vừa được quan sát có thể đại diện cho những vật thể ra đời đầu tiên từ “vùng hỗn mang” ban đầu của vũ trụ nay đã 13,8 tỉ năm tuổi.

Các cụm sao cầu bên trong thiên hà Đá Quý Vũ Trụ (Cosmic Gems) được nhìn thấy nhờ hiệu ứng phóng to của một thiên hà thấu kính tiền cảnh – Ảnh: NASA/ESA/CSA

Theo TS Angela Adamo từ Đại học Stockholm (Thụy Điển), tác giả đầu tiên của bài công bố trên tạp chí khoa học Nature, đó là một quan sát may mắn nhờ hiệu ứng thấu kính hấp dẫn.

Ánh sáng cần một thời gian tương ứng với khoảng cách để đi đến Trái Đất, vì vậy những gì chúng ta đang nhìn thấy về một vật thể sơ khai chính là hình ảnh của vật thể đó trong quá khứ, với vị trí của quá khứ, khi nó chưa bị đẩy đi quá xa do sự giãn nở của vũ trụ.

Mặc dù vậy, quan sát một vật thể ở khoảng cách hơn 13 tỉ năm ánh sáng vẫn là một thử thách với cả James Webb.

Thế nhưng, một thiên hà to lớn mang tên SPT-CL J0615-5746 đã vô tình nằm chính giữa thiên hà của chúng ta và Cosmic Gems, trở thành một chiếc kính lúp khổng lồ phóng to thiên hà cổ đại, tăng sức mạnh cho James Webb.

Những vật thể như SPT-CL J0615-5746 được thiên văn học gọi là thấu kính hấp dẫn, bởi chính lực hấp dẫn khổng lồ của thiên hà đã bẻ cong không – thời gian, bẻ cong ánh sáng truyền qua đó, từ đó gây ra hiệu ứng phóng to.

Hiệu ứng này đã khiến chúng ta không thấy Cosmic Gems dưới dạng một thiên hà bình thường, mà ánh sáng từ nó bị méo mó, khiến hình ảnh thiên hà bị biến dạng thành vòng cung. Tuy nhiên, quan trọng nhất là nó trở nên đủ lớn để thấy rõ 5 cụm sao cầu bên trong.

Cụm sao cầu là một cụm sao mật độ cao, được liên kết với nhau bằng lực hấp dẫn mạnh mẽ, nhờ đó giúp các ngôi sao kéo dài tuổi thọ. Vì vậy, các cụm sao cầu trở thành các “hóa thạch” của vũ trụ mà các nhà khoa học luôn săn tìm.

Các cụm sao bên trong Cosmic Gems cực kỳ dày đặc, dày đặc hơn khoảng 3 bậc so với các vùng hình thành sao được quan sát ở gần Trái Đất hơn.

Các cụm sao cầu này là những cái cổ xưa nhất từng được quan sát, mặc dù chưa thể chắc chắn rằng chúng là những cụm sao cầu đầu tiên ra đời trong vũ trụ.

Tuy vậy, chúng đã là bằng chứng đáng ngạc nhiên cho thấy sự hình thành sao thực ra rất mạnh mẽ trong các thiên hà trước đây bị tưởng rằng rất đơn sơ, bé nhỏ trong thời kỳ Bình minh vũ trụ – tức 1 tỉ năm đầu tiên hậu Big Bang.

Rõ ràng từ thuở sơ khai này, việc hình thành sao theo cụm đã diễn ra.

“Để hình thành các cụm sao cầu nguyên thủy khổng lồ thiên hà chủ cần có khả năng tạo ra và giữ đủ khối lượng khí. Vì vậy, tất cả phụ thuộc vào tốc độ phát triển của các thiên hà nguyên thủy” – TS Adamo cho biết.

Đó là một bằng chứng mới ủng hộ giả thuyết ngày càng được chấp nhận vài năm gần đây, kể từ khi nhân loại có James Webb: Vũ trụ vài tỉ năm đầu đời đã phát triển rất mạnh mẽ, nhanh và phức tạp, thậm chí còn hơn tốc độ ngày nay rất nhiều.