JWST khám phá các thiên hà cực kỳ cổ, từ thời đại khi vũ trụ mới ra đời

Bốn thiên hà hơn 13,4 tỷ năm tuổi đã được phát hiện bởi JWST, kính viễn vọng không gian khổng lồ. Chúng được hình thành chỉ 350 triệu năm sau khi vũ trụ ra đời, và gây nhiều tranh cãi đến mức chúng phải được sửa đổi.

Emma Curtis-Lake, đồng tác giả của một trong những nghiên cứu mới và là nhà thiên văn học cho biết: “Điều quan trọng là phải chứng minh rằng những thiên hà này thực sự cư trú trong vũ trụ sơ khai. Rất có thể các thiên hà ở gần hơn sẽ giả dạng các thiên hà ở rất xa”. Đại học Hertfordshire ở Anh, trong một tuyên bố. Nhưng bí ẩn về thiên hà này ngày càng lớn hơn.

Khi các nhà nghiên cứu nhìn vào một thứ gì đó rất xa, họ cũng đang nhìn ngược thời gian. Nếu bạn nhìn vào một vật cách xa một năm ánh sáng, bạn sẽ thấy nó như một năm trước, bởi vì đó là khoảng thời gian ánh sáng truyền từ vật thể đó đến bạn. Vì vậy, khi bạn nhìn vào thứ gì đó cách xa 13,4 tỷ năm ánh sáng, bạn đang nhìn vào vũ trụ như thế nào khi bắt đầu quá trình tiến hóa của nó.

Bốn thiên hà cổ đại có tuổi từ 460 triệu năm sau Vụ nổ lớn đến 325 triệu năm sau Vụ nổ lớn. Chúng khá nhỏ, với khoảng 10^{số 8} đến 10⁹ gấp khối lượng của một ngôi sao có giá trị như Mặt trời — nhỏ hơn vài nghìn lần so với Dải Ngân hà.

Nhưng đó không phải là điều kỳ lạ về họ. Điều kỳ lạ là chúng tồn tại.

Khi Charlotte Mason, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Copenhagen, bắt đầu quan sát các phần của bầu trời đêm bằng JWST, họ không mong đợi tìm thấy bất cứ thứ gì. Theo các mô hình hiện có, một mảng trời sẽ chỉ chứa 0,2 thiên hà – nói cách khác, chỉ có 20% cơ hội tìm thấy một thiên hà; nhưng họ đã tìm thấy hai. Đây không phải là khám phá JWST đáng ngạc nhiên duy nhất.

Tổng cộng, kể từ khi các nhà thiên văn học sử dụng JWST, họ đã phát hiện ra 15 thiên hà hình thành trong 500 triệu năm đầu tiên của vũ trụ. Dựa trên hiểu biết hiện tại của chúng ta về sự tiến hóa vũ trụ, vật chất tối (thứ kỳ lạ chiếm 85% khối lượng vũ trụ của chúng ta) kết hợp lại thành một vầng hào quang ngay sau Vụ nổ lớn, và vầng hào quang này có lực hấp dẫn đủ mạnh để kéo khí và cuối cùng là sụp đổ để hình thành. ngôi sao hàng đầu Nhưng lý thuyết này không thể giải thích nhiều thiên hà cũ này.

Hiện tại, vẫn chưa rõ dữ liệu JWST mới phù hợp với mô hình này như thế nào; Vẫn còn sớm cho kính viễn vọng mạnh nhất thế giới, vì vậy có lẽ tốt hơn là chờ đợi và sau đó “Hãy có một dân số lớn hơn,” Alice Shapley của Đại học California, Los Angeles, cho biết. Khoa học. “Vậy thì đã đến lúc xem xét lý thuyết.”

Nhà thiên văn học và đồng tác giả Sandro Tacchella của Đại học Cambridge ở Vương quốc Anh giải thích thêm: “Thật khó để hiểu các thiên hà nếu không hiểu về thời kỳ đầu phát triển của chúng. “Cũng giống như con người, rất nhiều điều xảy ra sau này phụ thuộc vào tác động của thế hệ sao ban đầu này. Rất nhiều câu hỏi về thiên hà đang chờ đợi cơ hội biến đổi của Webb, và chúng tôi rất vui mừng được đóng góp một phần vào việc tiết lộ câu chuyện này.”

Đồng thời, đây cũng là một thành tựu kỹ thuật đáng chú ý. Các thiên hà lâu đời nhất và xa nhất cũng mờ nhạt nhất, vì vậy việc nghiên cứu chúng một cách chi tiết gần như là không thể trước khi JWST ra đời.

Nhà thiên văn học và đồng tác giả Stefano Carniani của Scuola Normale Superiore ở Ý cho biết: “Đây là quang phổ hồng ngoại mờ nhất từng được chụp. “Họ đã tiết lộ những gì chúng tôi hy vọng thấy: các phép đo chính xác về bước sóng ánh sáng bị cắt bởi sự khuếch tán hydro giữa các thiên hà.”

Quang phổ ánh sáng quan sát được có thể giúp các nhà nghiên cứu hiểu tuổi của một vật thể trong không gian. Vũ trụ không ngừng giãn nở, và khi nó giãn nở, nó sẽ kéo dài bước sóng ánh sáng — thứ gọi là ‘dịch chuyển đỏ’. Ánh sáng từ những thiên hà trẻ nhất này bị kéo giãn theo hệ số 14 và các nhà nghiên cứu tìm kiếm những thiên hà mờ nhạt mà ánh sáng của chúng bị cắt sau một bước sóng tới hạn.

Đồng tác giả Marcia Rieke, điều tra viên chính của NIRCam, từ Đại học Arizona ở Tucson, chia sẻ: “Những kết quả này là đỉnh cao lý giải tại sao các nhóm NIRCam và NIRSpec đã hợp tác với nhau để thực hiện chương trình quan sát này.

Thật ngạc nhiên là chỉ mới vài tháng kể từ khi JWST ra mắt và nó đã mang lại những kết quả mang tính cách mạng.

Đúng là chúng tôi cần thêm dữ liệu trước khi có thể hiểu được ý nghĩa của nó, nhưng hiện tại, kết quả thực sự tuyệt vời.

“Lần đầu tiên, chúng tôi đã tìm thấy một thiên hà chỉ 350 triệu năm sau vụ nổ lớn và chúng tôi có thể hoàn toàn chắc chắn về khoảng cách rất xa của nó”, đồng tác giả Brant Robertson của Đại học California Santa Cruz, thành viên của Viện nghiên cứu chia sẻ. Nhóm khoa học NIRCam. “Để tìm thấy thiên hà sơ khai này trong một hình ảnh đẹp như vậy là một trải nghiệm đặc biệt.”