JWST phát hiện phân tử phức tạp nhất từng có trong Vũ trụ trong khói vũ trụ

Một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đã phát hiện ra các phân tử hữu cơ phức tạp trong thiên hà xa nhất cho đến nay (hơn 12 tỷ năm ánh sáng) bằng Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA. Việc Webb khám phá ra những phân tử này, thường được tìm thấy trên Trái đất trong khói, bồ hóng và khói, chứng tỏ khả năng giúp hiểu được hóa học phức tạp của sự hình thành sao ngay cả trong những thời kỳ sơ khai nhất của vũ trụ.

Những phát hiện mới thách thức câu ngạn ngữ cũ rằng có khói, có lửa, ít nhất là trong phạm vi liên quan đến thiên hà.

Do khoảng cách cực xa của nó, ánh sáng được các nhà thiên văn học phát hiện đã bắt đầu hành trình của nó khi vũ trụ chưa đầy 1,5 tỷ năm tuổi, bằng khoảng 10% tuổi hiện tại của nó. Thiên hà lần đầu tiên được phát hiện bởi Kính viễn vọng Nam Cực của Tổ chức Khoa học Quốc gia vào năm 2013 và kể từ đó đã được nghiên cứu bởi nhiều đài quan sát, bao gồm kính viễn vọng vô tuyến Mảng milimet/hạ milimet Atacama (ALMA) và Kính viễn vọng Không gian Hubble.

Khám phá này được thực hiện nhờ sự kết hợp giữa sức mạnh của Webb và số phận dưới dạng một hiện tượng gọi là thấu kính hấp dẫn. Hiện tượng thấu kính, ban đầu được dự đoán bởi thuyết tương đối của Albert Einstein, xảy ra khi hai thiên hà gần như thẳng hàng hoàn hảo theo quan điểm của chúng ta trên Trái đất. Ánh sáng từ thiên hà nền được kéo dài và phóng đại bởi thiên hà tiền cảnh thành hình dạng giống như chiếc nhẫn, được gọi là chiếc nhẫn Einstein.

Tác giả chính Justin Spilker, trợ lý giáo sư tại Khoa Vật lý và Thiên văn học của Texas A&M và là thành viên của Viện George P. Vật lý cơ bản và Thiên văn học.Mitchell.

“Mức độ phóng đại đó thực sự là điều đã thu hút chúng tôi quan sát các thiên hà này với Webb ngay từ đầu, bởi vì nó thực sự cho phép chúng tôi nhìn thấy tất cả các chi tiết phong phú của các thiên hà trong vũ trụ sơ khai mà chúng tôi không thể làm được nếu không làm như vậy. “

Dữ liệu từ Webb đã tìm thấy dấu hiệu của các phân tử hữu cơ lớn tương tự như khói và sương khói – những khối xây dựng của khí thải hydrocarbon trên Trái đất. Những phân tử lớn hơn này phổ biến trong không gian và các nhà thiên văn học tin rằng chúng chỉ ra sự hình thành của các ngôi sao mới.

“Các nhà thiên văn từng nghĩ rằng chúng là dấu hiệu tốt cho thấy những ngôi sao mới đang hình thành,” Spilker nói. “Bất cứ nơi nào bạn nhìn thấy những phân tử này, thì ngôi sao bé cũng ở đó.”

Kết quả nghiên cứu cho thấy ý tưởng này có thể đã không thực sự xảy ra trong vũ trụ sơ khai.

“Nhờ những hình ảnh độ nét cao từ Webb, chúng tôi đã tìm thấy nhiều vùng có khói nhưng không hình thành sao và những vùng khác có sao mới hình thành nhưng không có khói,” Spilker nói.

Phát hiện này là phát hiện đầu tiên của Webb về các phân tử phức tạp của vũ trụ sơ khai — một khoảnh khắc trọng đại.

“Đây là những ngày đầu tiên của Kính viễn vọng Webb, vì vậy các nhà thiên văn học rất vui mừng được thấy tất cả những điều mới mà nó có thể làm cho chúng ta,” Spilker nói. “Phát hiện khói trong các thiên hà sớm trong lịch sử vũ trụ? Webb làm cho điều này có vẻ dễ dàng. Có lẽ chúng ta thậm chí sẽ có thể tìm thấy các thiên hà quá trẻ đến nỗi các phân tử phức tạp như thế này không có thời gian để hình thành trong chân không vũ trụ, vì vậy các thiên hà tất cả đều bốc lửa và không khói. Cách duy nhất để biết chắc chắn là quan sát nhiều thiên hà hơn, hy vọng là ở xa hơn thiên hà này.”

Nghiên cứu đã được công bố trong thiên nhiên.