Khám phá gây kinh ngạc về thiên hà cổ đại ở rìa tận cùng của thời gian

Lý thuyết về nguồn gốc các thiên hà sẽ phải viết lại?

Khoa học bất ngờ phát hiện sương giá trên đỉnh núi lửa sao Hỏa

Hy vọng tìm thấy sự sống ngoài hành tinh trên K2-18b lung lay trước những nghiên cứu mới

Dẫn đầu nghiên cứu là Tiến sĩ Rohan Naidu từ Viện Nghiên cứu Vật lý Thiên văn và Không gian Kavli thuộc Viện Công nghệ Massachusetts (MIT - Mỹ). Nhóm của ông đã phân tích dữ liệu thu thập từ kính viễn vọng James Webb và phát hiện ra MoM-z14 - thiên hà cổ xưa nhất từng được con người ghi nhận, một cấu trúc vũ trụ được hình thành khi vũ trụ chỉ mới thoát khỏi trạng thái hỗn mang nguyên thủy.

Thiên hà này hình thành khi vũ trụ chỉ mới 280 triệu năm tuổi, tức rất sớm sau sự kiện Big Bang. Ánh sáng phát ra từ MoM-z14 đã di chuyển trong hơn 13,5 tỉ năm để đến được trái đất, mang theo những hình ảnh chân thực từ thời kỳ vũ trụ sơ khai.

Theo các tính toán, MoM-z14 đạt độ dịch chuyển đỏ ấn tượng là z = 14,4 - mức cao nhất từng ghi nhận từ một thiên hà. Độ dịch chuyển đỏ (redshift) là chỉ số cho thấy ánh sáng từ vật thể bị kéo dài do vũ trụ giãn nở, đồng thời cũng phản ánh khoảng cách và thời gian mà ánh sáng đã di chuyển đến chúng ta.

Chính vì độ dịch chuyển lớn này, MoM-z14 hiện lên như một vật thể siêu đỏ - một đặc điểm khiến nó trở nên vô cùng khác thường và hấp dẫn trong mắt các nhà thiên văn học.

Kết quả quan sát từ James Webb cho thấy phần lớn ánh sáng phát ra từ MoM-z14 là do các ngôi sao trong đó tạo ra, chứ không phải từ hoạt động của một lỗ đen siêu khối đang nuốt vật chất. Điều này gợi ý rằng thiên hà có thể chứa một số ngôi sao siêu lớn, đúng như các mô hình lý thuyết về giai đoạn đầu của vũ trụ từng dự đoán.

Dữ liệu thu thập từ kính viễn vọng James Webb đã phát hiện ra MoM-z14. (Ảnh: ESA/Webb)

Các ngôi sao dạng này được cho là đóng vai trò then chốt trong việc hình thành và tiến hóa của các cấu trúc vũ trụ sơ khai. Nếu được xác nhận, MoM-z14 sẽ là bằng chứng sống động cho sự tồn tại của thế hệ sao đầu tiên - những "ngọn đuốc" đã thắp sáng vũ trụ từ thời điểm nó mới chớm hình thành.

Điểm đáng chú ý nữa là tỉ lệ nguyên tố nitơ và carbon trong MoM-z14 cao hơn nhiều so với tỉ lệ trong Mặt Trời. Thành phần hóa học của nó tương đồng với một số cụm sao cầu cổ đại còn tồn tại bên trong thiên hà của chúng ta - Dải Ngân hà.

Điều này cho thấy, bằng cách quan sát MoM-z14, các nhà khoa học có thể đang chứng kiến quá trình hình thành của các "hóa thạch vũ trụ", những tàn dư cổ xưa đã sống sót suốt hàng chục tỉ năm trong Dải Ngân hà.

Không chỉ cổ xưa, MoM-z14 còn có thể là một trong những thiên hà đầu tiên của kỷ nguyên Tái ion hóa - thời kỳ đánh dấu sự ra đời của các ngôi sao đầu tiên, tạo ra ánh sáng đầu tiên trong vũ trụ và kết thúc "Thời kỳ tăm tối".

Thời kỳ tăm tối là giai đoạn kéo dài hàng trăm triệu năm sau Big Bang, khi vũ trụ vẫn chìm trong bóng tối vì chưa có ánh sáng từ sao. Trước đây, giới khoa học cho rằng giai đoạn này kéo dài đến khoảng 800 triệu năm sau vụ nổ lớn.

Tuy nhiên, sự xuất hiện của MoM-z14 cho thấy quá trình kết thúc Thời kỳ tăm tối và khởi đầu kỷ nguyên có ánh sáng có thể đã xảy ra sớm hơn rất nhiều. Nó không chỉ là minh chứng cho một chương mở đầu trong lịch sử vũ trụ, mà còn là cánh cửa giúp loài người hiểu sâu hơn về nguồn gốc của chính mình.