‘Xuyên không’ 13,5 tỉ năm, kính viễn vọng NASA tìm ra 4 thủy tổ vũ trụ

Kính viễn vọng không gian tối tân James Webb vừa lập kỷ lục mới khi xác định 4 thiên hà lâu đời nhất từng được biết đến trong vũ trụ, ra đời chỉ sau vụ nổ Big Bang 300 triệu năm.

Các dữ liệu mới thực sự đã giúp các nhà khoa học nhìn trực tiếp vào quá khứ, bởi để các thiên hà cách xa 13,5 tỉ năm ánh sáng hiện hình, ánh sáng không chỉ phải vượt qua khoảng cách đó mà còn mất đến 13,5 tỉ năm cho chuyến hành trình.

Nói cách khác, đó hình ảnh của 13,5 tỉ năm trước, xuyên không – thời gian theo nghĩa đen, đem đến cái nhìn thực tế về buổi bình minh vũ trụ.

Hình ảnh truyền về Trái Đất từ 13,5 tỉ năm trước tiết lộ 4 thiên hà cổ xưa – Ảnh: NATURE

Nghiên cứu mới được thực hiện bởi nhóm khoa học gia quốc tế từ Anh, Ý, Hà Lan, Mỹ, Đức và Úc, dẫn dầu bởi tiến sĩ Emma Curtis-Lake từ Trung tâm Vật lý thiên văn thuộc Đại học Hertfordshire (Anh) và tiến sĩ Stefano Carniani từ Trường Đại học Scuola Normale Superiore di Pisa (Ý).

Theo Live Science, khác với một số nghiên cứu trước đó về những gì “được cho là thiên hà” với độ tuổi gần như ngang ngửa, cũng từ dữ liệu James Webb, nghiên cứu mới này khẳng định chúng đúng là thiên hà cổ đại chứ không có khả năng là các vật thể trá hình.

Không những vậy, họ còn phân tích được các dấu hiệu về sự vận hành của các thiên hà này. Chúng tồn tại trong thời kỳ “tái ion hóa”, khi các ngôi sao đầu tiên được tạo ra.

Bài công bố trên tạp chí Nature cho biết sau khi xác nhận tuổi các thiên hà, các nhà nghiên cứu đã đo kích thước các ngôi sao và thấy chúng nhỏ hơn so với sao trong thiên hà chứa Trái Đất Milky Way (Ngân Hà) hiện tại.

Nhưng điều đáng ngạc nhiên là quá trình hình thành sao diễn ra mạnh mẽ, một tốc độ nhanh chóng mà họ đã không kỳ vọng ở một thế giới sơ khai như thế.

Các thiên hà này dương như cũng không chứa các nguyên tố đặc biệt phức tạp nào, cho thấy các ngôi sao của chúng chưa có thời gian để tạo ra các nguyên tố nặng mà chỉ được cấu thành bởi các nguyên tử hydro và heli từ vũ trụ sơ khai.

Điều này cũng trùng khớp với các lý thuyết và mô hình về vũ trụ sơ khai với thành phần hóa học đơn giản.

Quá trình hình thành sao mạnh mẽ cũng cho thấy các thiên hà này lớn lên rất nhanh, có nghĩa là vũ trụ ban đầu đã có một khởi động sôi động hơn những gì chúng ta tưởng tượng.

Có thể coi các thiên hà cổ đại này và các ngôi sao của chúng là “thủy tổ” của những gì đang tồn tại ngày nay, bao gồm Ngân Hà hay nhỏ bé hơn là Trái Đất của chúng ta.

Các ngôi sao đơn giản trong các thiên hà sơ khai cũng có thành phần nghèo nàn và thường có vòng đời ngắn, nhưng sự sống của chúng – bao gồm các phản ứng nhiệt hạch trong lõi, những gì xảy ra khi hấp hối rồi nổ thành siêu tân tinh – đủ để hoàn thành sứ mệnh của một “nhà máy” tổng hợp ra những nguyên tố nặng hơn.

Theo đó, cái chết của các ngôi sao này – và có thể cả 4 thiên hà trên cũng đã chết từ lâu – cung cấp các yếu tố phong phú hơn cho lớp thiên hà, lớp sao mới.

Quá trình xảy ra liên tục qua nhiều thế hệ đã tạo nên vũ trụ với thành phần hóa học phong phú như ngày nay, giống như cách nhân loại đa dạng hóa bộ gien của mình và phát triển lên những nấc thang mới trong quá trình tiến hóa.

James Webb là kính viễn vọng tối tân nhất thế giới hiện nay, được phát triển và điều hành chính bởi NASA, có sự đồng hành của ESA và CSA (cơ quan vũ trụ châu Âu và Canada). Nhiệm vụ chính của nó là nhìn vào bình minh vũ trụ để tìm kiếm những vật thể cổ đại.