Hoàng Khang
Topaz
Giới thiên văn học toàn cầu vừa đón nhận một tin tức chấn động khi kỷ lục về vật thể xa nhất và cổ xưa nhất từng được quan sát trong vũ trụ đã chính thức bị phá vỡ. Thông qua hệ thống quan sát hồng ngoại tối tân nhất hiện nay, các nhà khoa học đã xác nhận sự tồn tại của một thiên hà được hình thành từ thuở sơ khai của vũ trụ, mang đến cái nhìn chưa từng có về giai đoạn "bình minh" của không gian và thời gian.
Ánh sáng từ 280 triệu năm sau Big Bang
Trong một nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí khoa học Open Journal of Astrophysics vào cuối tháng 1, nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã công bố phát hiện về thiên hà mang tên mã MoM-z14. Theo các dữ liệu quang phổ thu thập được, thiên hà này có tuổi đời lên tới 13,52 tỷ năm. Điều này đồng nghĩa với việc MoM-z14 đã bắt đầu phát sáng và hình thành các ngôi sao chỉ khoảng 280 triệu năm sau sự kiện Big Bang – vụ nổ khai sinh ra vũ trụ.
Sau một hành trình dài đằng đẵng xuyên qua không gian và thời gian, những tia sáng yếu ớt từ thời kỳ hỗn mang đó cuối cùng đã chạm đến các cảm biến hồng ngoại cực nhạy của Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST). Chuyên gia Rohan Naidu từ Viện Kavli về Vật lý Thiên văn và Nghiên cứu Không gian thuộc Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), tác giả chính của nghiên cứu, không giấu được sự xúc động khi chia sẻ rằng công nghệ hiện tại đã cho phép nhân loại nhìn xa hơn bao giờ hết. Kết quả thu được hoàn toàn khác biệt so với các mô hình dự đoán trước đây, mang đến cả những thách thức về lý thuyết lẫn sự phấn khích tột độ cho giới nghiên cứu.
Hình ảnh thu được được từ kính viễn vọng không gian James Webb về MoM-z14, thiên hà cổ nhất và xa nhất được xác nhận từ trước đến nay
Kỷ lục mới về độ dịch chuyển đỏ
Để xác định chính xác tuổi và khoảng cách của các thiên thể xa xôi, các nhà thiên văn học sử dụng thước đo gọi là "độ dịch chuyển đỏ" (redshift). Nguyên lý của phương pháp này dựa trên việc vũ trụ đang giãn nở, khiến ánh sáng từ các vật thể xa xôi bị kéo giãn ra và chuyển dịch về phía bước sóng dài hơn, tức màu đỏ hơn trên phổ quang học. Ánh sáng đi càng xa và càng lâu thì độ dịch chuyển đỏ càng lớn.
Trong nghiên cứu mang tính bước ngoặt này, nhóm tác giả đã xác nhận MoM-z14 sở hữu độ dịch chuyển đỏ lên tới 14,44. Con số này đã chính thức xô đổ kỷ lục cũ là 14,18 của thiên hà JADES-GS-z14-0. Việc xác nhận này biến MoM-z14 trở thành nguồn sáng quang phổ xa nhất từng được ghi nhận trong lịch sử nhân loại, mở rộng phạm vi quan sát của con người lùi sâu hơn nữa về quá khứ. Trước đó, nhóm nghiên cứu đã phải rà soát kỹ lưỡng kho dữ liệu hình ảnh khổng lồ của kính viễn vọng James Webb để khoanh vùng các ứng viên tiềm năng trước khi hướng kính về phía vật thể kỳ lạ này vào tháng 4/2025 để phân tích chuyên sâu.
Cấu trúc nhỏ bé nhưng chứa đựng bí mật về sự hình thành sao
Mặc dù là một "cụ già" của vũ trụ, MoM-z14 lại có kích thước khá khiêm tốn. Các phép đo cho thấy thiên hà này chỉ có đường kính khoảng 240 năm ánh sáng, nhỏ hơn khoảng 400 lần so với dải Ngân Hà (Milky Way) mà Trái Đất đang cư ngụ. Về khối lượng, nó chỉ xấp xỉ Đám mây Magellan Nhỏ, một thiên hà lùn vệ tinh nằm gần chúng ta. Tuy nhiên, sự nhỏ bé này lại tỷ lệ nghịch với độ rực rỡ và hoạt động mạnh mẽ bên trong nó.
Phân tích thành phần hóa học cho thấy MoM-z14 đang trong giai đoạn hình thành sao cực kỳ nhanh chóng. Đặc biệt, thiên hà này chứa tỷ lệ khí Nitơ lớn bất thường so với Carbon, một đặc điểm hóa học rất giống với các cụm sao cầu (globular clusters) trong dải Ngân Hà của chúng ta. Các cụm sao cầu này vốn là nơi chứa hàng nghìn đến hàng triệu ngôi sao liên kết chặt chẽ và được cho là đã hình thành trong vài tỷ năm đầu tiên của vũ trụ. Sự tương đồng này gợi mở một giả thuyết thú vị rằng cơ chế hình thành các ngôi sao trong vũ trụ sơ khai có thể tuân theo những quy luật tương tự như những gì chúng ta quan sát được ở các cấu trúc sao cổ đại gần Trái Đất.
Các nhà khoa học hiện vẫn đang nỗ lực tìm kiếm thêm nhiều thiên hà có độ dịch chuyển đỏ cao để củng cố các lý thuyết về vũ trụ sớm. Sự kỳ vọng đang được đặt vào Kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman, một đài quan sát hồng ngoại trường rộng dự kiến được phóng lên quỹ đạo sớm nhất vào cuối năm 2026, hứa hẹn sẽ vén thêm nhiều bức màn bí mật của vũ trụ bao la.
Ánh sáng từ 280 triệu năm sau Big Bang
Trong một nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí khoa học Open Journal of Astrophysics vào cuối tháng 1, nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã công bố phát hiện về thiên hà mang tên mã MoM-z14. Theo các dữ liệu quang phổ thu thập được, thiên hà này có tuổi đời lên tới 13,52 tỷ năm. Điều này đồng nghĩa với việc MoM-z14 đã bắt đầu phát sáng và hình thành các ngôi sao chỉ khoảng 280 triệu năm sau sự kiện Big Bang – vụ nổ khai sinh ra vũ trụ.
Sau một hành trình dài đằng đẵng xuyên qua không gian và thời gian, những tia sáng yếu ớt từ thời kỳ hỗn mang đó cuối cùng đã chạm đến các cảm biến hồng ngoại cực nhạy của Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST). Chuyên gia Rohan Naidu từ Viện Kavli về Vật lý Thiên văn và Nghiên cứu Không gian thuộc Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), tác giả chính của nghiên cứu, không giấu được sự xúc động khi chia sẻ rằng công nghệ hiện tại đã cho phép nhân loại nhìn xa hơn bao giờ hết. Kết quả thu được hoàn toàn khác biệt so với các mô hình dự đoán trước đây, mang đến cả những thách thức về lý thuyết lẫn sự phấn khích tột độ cho giới nghiên cứu.
Hình ảnh thu được được từ kính viễn vọng không gian James Webb về MoM-z14, thiên hà cổ nhất và xa nhất được xác nhận từ trước đến nay
Kỷ lục mới về độ dịch chuyển đỏ
Để xác định chính xác tuổi và khoảng cách của các thiên thể xa xôi, các nhà thiên văn học sử dụng thước đo gọi là "độ dịch chuyển đỏ" (redshift). Nguyên lý của phương pháp này dựa trên việc vũ trụ đang giãn nở, khiến ánh sáng từ các vật thể xa xôi bị kéo giãn ra và chuyển dịch về phía bước sóng dài hơn, tức màu đỏ hơn trên phổ quang học. Ánh sáng đi càng xa và càng lâu thì độ dịch chuyển đỏ càng lớn.
Trong nghiên cứu mang tính bước ngoặt này, nhóm tác giả đã xác nhận MoM-z14 sở hữu độ dịch chuyển đỏ lên tới 14,44. Con số này đã chính thức xô đổ kỷ lục cũ là 14,18 của thiên hà JADES-GS-z14-0. Việc xác nhận này biến MoM-z14 trở thành nguồn sáng quang phổ xa nhất từng được ghi nhận trong lịch sử nhân loại, mở rộng phạm vi quan sát của con người lùi sâu hơn nữa về quá khứ. Trước đó, nhóm nghiên cứu đã phải rà soát kỹ lưỡng kho dữ liệu hình ảnh khổng lồ của kính viễn vọng James Webb để khoanh vùng các ứng viên tiềm năng trước khi hướng kính về phía vật thể kỳ lạ này vào tháng 4/2025 để phân tích chuyên sâu.
Cấu trúc nhỏ bé nhưng chứa đựng bí mật về sự hình thành sao
Mặc dù là một "cụ già" của vũ trụ, MoM-z14 lại có kích thước khá khiêm tốn. Các phép đo cho thấy thiên hà này chỉ có đường kính khoảng 240 năm ánh sáng, nhỏ hơn khoảng 400 lần so với dải Ngân Hà (Milky Way) mà Trái Đất đang cư ngụ. Về khối lượng, nó chỉ xấp xỉ Đám mây Magellan Nhỏ, một thiên hà lùn vệ tinh nằm gần chúng ta. Tuy nhiên, sự nhỏ bé này lại tỷ lệ nghịch với độ rực rỡ và hoạt động mạnh mẽ bên trong nó.
Phân tích thành phần hóa học cho thấy MoM-z14 đang trong giai đoạn hình thành sao cực kỳ nhanh chóng. Đặc biệt, thiên hà này chứa tỷ lệ khí Nitơ lớn bất thường so với Carbon, một đặc điểm hóa học rất giống với các cụm sao cầu (globular clusters) trong dải Ngân Hà của chúng ta. Các cụm sao cầu này vốn là nơi chứa hàng nghìn đến hàng triệu ngôi sao liên kết chặt chẽ và được cho là đã hình thành trong vài tỷ năm đầu tiên của vũ trụ. Sự tương đồng này gợi mở một giả thuyết thú vị rằng cơ chế hình thành các ngôi sao trong vũ trụ sơ khai có thể tuân theo những quy luật tương tự như những gì chúng ta quan sát được ở các cấu trúc sao cổ đại gần Trái Đất.
Các nhà khoa học hiện vẫn đang nỗ lực tìm kiếm thêm nhiều thiên hà có độ dịch chuyển đỏ cao để củng cố các lý thuyết về vũ trụ sớm. Sự kỳ vọng đang được đặt vào Kính viễn vọng không gian Nancy Grace Roman, một đài quan sát hồng ngoại trường rộng dự kiến được phóng lên quỹ đạo sớm nhất vào cuối năm 2026, hứa hẹn sẽ vén thêm nhiều bức màn bí mật của vũ trụ bao la.