Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) đã phát hiện ra rằng gần như tất cả các thiên hà nguyên thủy của vũ trụ đều chứa đầy những đám mây khí chói lóa, sáng hơn những ngôi sao mới xuất hiện bên trong chúng. Điều này có thể giúp giải đáp một bí ẩn có thể thay đổi hoàn toàn vũ trụ học.
Xuất hiện sau khoảng 500 triệu năm sau Vụ nổ lớn, một số thiên hà nguyên thủy đã được nhìn thấy phát sáng rực rỡ đến mức chúng lẽ ra không tồn tại. Độ sáng đó chỉ nên đến từ những thiên hà khổng lồ có nhiều sao với thời gian hình thành đủ lâu như hệ Ngân Hà.
Phát hiện này có thể 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 mà theo đó, vài triệu năm sau Vụ nổ lớn (13,8 tỷ năm trước), các ngôi sao đầu tiên dần dần hình thành. Tuy nhiên, khi JWST đi vào hoạt động, nó đã thấy quá nhiều ngôi sao.
Giờ đây, các nhà thiên văn học đã tìm ra câu trả lời khả dĩ: một nhóm lớn gồm các thiên hà 12 tỷ năm tuổi với gần 90% trong số đó được bao bọc trong lớp khí sáng, mà sau khi bị kích thích bởi ánh sáng từ các ngôi sao xung quanh đã gây ra những đợt hình thành sao dữ dội trong quá trình khí ngưng tụ.
Tác giả chính Anshu Gupta, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Curtin ở Úc, nói với Live Science qua email: “Bài báo của chúng tôi chứng minh rằng sự tương tác với các thiên hà lân cận là nguyên nhân gây ra độ sáng bất thường của các thiên hà nguyên thủy. Vụ nổ hình thành sao được kích thích bởi các tương tác cũng có thể giải thích bản chất đặc hơn của các thiên hà này”.
Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra các đám mây khí sáng trong dữ liệu được thu thập trong khuôn khổ cuộc khảo sát Advanced Deep Extragalactic Survey của JWST, sử dụng ba công cụ của kính viễn vọng để thu thập hình ảnh hồng ngoại của các thiên hà trước khi phân tích quang phổ của chúng.
Bằng cách quan sát tần số ánh sáng mà các thiên hà phát ra, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra các đỉnh của "đặc điểm phát xạ cực đoan" - một dấu hiệu rõ ràng cho thấy đám khí đang thu giữ ánh sáng từ các ngôi sao gần đó trước khi phát lại.
Gupta nói: “Khí không thể tự phát ra ánh sáng. Nhưng những ngôi sao trẻ, nặng phát ra đúng loại bức xạ để kích thích khí – và những thiên hà nguyên thủy có rất nhiều sao trẻ”.
Sau khi so sánh phổ phát xạ này với phổ phát xạ được tìm thấy trong các thiên hà mới hơn trong vũ trụ ngày nay, các nhà nghiên cứu nhận thấy khoảng 1% có đặc điểm tương tự. Các nhà nghiên cứu cho biết rằng bằng cách nghiên cứu những thiên hà lâu đời dễ đo lường hơn, họ sẽ có được cái nhìn sâu sắc quan trọng về các thiên hà nguyên thủy và sự khởi đầu của hóa học vũ trụ.
Gupta nói: “Các nguyên tố hóa học tạo nên mọi thứ hữu hình trên Trái đất và vũ trụ, ngoại trừ hydro và heli, đều có nguồn gốc từ lõi của các ngôi sao xa xôi. Vì vậy, điều quan trọng là phải hiểu được các điều kiện xung quanh các thiên hà và các ngôi sao trong vũ trụ sơ khai để chúng ta hiểu rõ hơn về thế giới của chính chúng ta ngày nay”.
Nghiên cứu mới đã được chấp nhận đăng trên The Astrophysical Journal.
Theo Livescience
