Bằng chứng tiếp tục xuất hiện cho thấy các thiên hà lùn đóng vai trò lớn hơn trong việc định hình vũ trụ sơ khai so với suy nghĩ trước đây.
Các nhà thiên văn học phân tích dữ liệu từ Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) đã phát hiện ra một quần thể các thiên hà nhỏ, năng lượng cao có thể đóng vai trò chính trong việc xóa tan sương mù vũ trụ bao phủ vũ trụ sau Vụ nổ lớn.
"Bạn không nhất thiết phải tìm kiếm các đặc điểm kỳ lạ hơn", Isak Wold, một nhà khoa học nghiên cứu trợ lý tại Đại học Công giáo Hoa Kỳ ở Washington D.C., phát biểu với các phóng viên trong cuộc họp lần thứ 246 của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ tại Alaska. "Những thiên hà nhỏ bé nhưng đông đảo này có thể tạo ra toàn bộ ánh sáng cần thiết cho quá trình tái ion hóa."
Khoảng 380.000 năm sau Vụ nổ lớn, vũ trụ đã nguội đi đủ để các hạt tích điện kết hợp thành các nguyên tử hydro trung tính, tạo ra một lớp sương mù dày hấp thụ ánh sáng, một kỷ nguyên được gọi là thời kỳ đen tối của vũ trụ. Phải đến hàng trăm triệu năm sau, với sự ra đời của những ngôi sao và thiên hà đầu tiên, bức xạ cực tím (UV) mạnh mới bắt đầu tái ion hóa hydro nguyên thủy này. Quá trình đó dần dần làm tan sương mù dày đặc, cho phép ánh sáng từ các ngôi sao di chuyển tự do trong không gian và chiếu sáng vũ trụ lần đầu tiên.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà thiên văn học đã tranh luận về nguyên nhân gây ra sự chuyển đổi mạnh mẽ này. Các ứng cử viên hàng đầu bao gồm các thiên hà lớn, các quasar được cung cấp năng lượng bởi các lỗ đen và các thiên hà nhỏ, khối lượng thấp. Dữ liệu mới từ JWST hiện chỉ ra mạnh mẽ các ứng cử viên nhỏ nhất, cho thấy các thiên hà nhỏ bé này hoạt động giống như đèn pin vũ trụ chiếu sáng vũ trụ sơ khai.
Để xác định các thiên hà sơ khai này, Wold và các đồng nghiệp của ông đã tập trung vào một cụm thiên hà lớn có tên là Abell 2744, hay Cụm Pandora, nằm cách xa khoảng 4 tỷ năm ánh sáng trong chòm sao Sculptor. Lực hấp dẫn khổng lồ của cụm này hoạt động như một kính lúp tự nhiên, bẻ cong và khuếch đại ánh sáng đến từ các thiên hà cổ xưa, xa xôi hơn nhiều phía sau nó. Khai thác đặc điểm kỳ lạ này của tự nhiên, kết hợp với các thiết bị mạnh mẽ của JWST, các nhà nghiên cứu đã nhìn ngược lại gần 13 tỷ năm trong quá khứ.
Sử dụng Camera cận hồng ngoại (NIRCam) và Máy quang phổ cận hồng ngoại (NIRSpec) của JWST, nhóm nghiên cứu đã tìm kiếm một vạch phát xạ màu xanh lá cây cụ thể từ oxy ion hóa kép, một dấu hiệu đặc trưng của quá trình hình thành sao mạnh mẽ. Ánh sáng này ban đầu được phát ra trong phạm vi khả kiến nhưng đã bị kéo dài thành tia hồng ngoại khi nó đi qua vũ trụ đang mở rộng, theo tuyên bố của NASA.
Cuộc tìm kiếm đã mang lại 83 thiên hà bùng nổ sao nhỏ, tất cả đều hình thành các ngôi sao mạnh mẽ khi vũ trụ chỉ mới 800 triệu năm tuổi, khoảng 6% tuổi hiện tại của nó.
"Phân tích của chúng tôi [...] cho thấy chúng tồn tại với số lượng đủ lớn và chứa đủ năng lượng cực tím để thúc đẩy quá trình đổi mới vũ trụ này," Wold cho biết trong tuyên bố.
Ngày nay, các thiên hà nguyên thủy tương tự, chẳng hạn như các thiên hà được gọi là "đậu xanh", rất hiếm nhưng được biết là giải phóng khoảng 25% bức xạ UV ion hóa của chúng vào không gian xung quanh. Wold cho biết nếu các thiên hà sơ khai hoạt động theo cùng một cách, chúng sẽ tạo ra đủ ánh sáng để tái ion hóa sương mù hydro và làm cho vũ trụ trở nên trong suốt.
"Khi nói đến việc tạo ra ánh sáng cực tím, những thiên hà nhỏ này có sức mạnh vượt trội hơn nhiều so với trọng lượng của chúng", ông nói trong tuyên bố.
Các nhà thiên văn học phân tích dữ liệu từ Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) đã phát hiện ra một quần thể các thiên hà nhỏ, năng lượng cao có thể đóng vai trò chính trong việc xóa tan sương mù vũ trụ bao phủ vũ trụ sau Vụ nổ lớn.
"Bạn không nhất thiết phải tìm kiếm các đặc điểm kỳ lạ hơn", Isak Wold, một nhà khoa học nghiên cứu trợ lý tại Đại học Công giáo Hoa Kỳ ở Washington D.C., phát biểu với các phóng viên trong cuộc họp lần thứ 246 của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ tại Alaska. "Những thiên hà nhỏ bé nhưng đông đảo này có thể tạo ra toàn bộ ánh sáng cần thiết cho quá trình tái ion hóa."
Khoảng 380.000 năm sau Vụ nổ lớn, vũ trụ đã nguội đi đủ để các hạt tích điện kết hợp thành các nguyên tử hydro trung tính, tạo ra một lớp sương mù dày hấp thụ ánh sáng, một kỷ nguyên được gọi là thời kỳ đen tối của vũ trụ. Phải đến hàng trăm triệu năm sau, với sự ra đời của những ngôi sao và thiên hà đầu tiên, bức xạ cực tím (UV) mạnh mới bắt đầu tái ion hóa hydro nguyên thủy này. Quá trình đó dần dần làm tan sương mù dày đặc, cho phép ánh sáng từ các ngôi sao di chuyển tự do trong không gian và chiếu sáng vũ trụ lần đầu tiên.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà thiên văn học đã tranh luận về nguyên nhân gây ra sự chuyển đổi mạnh mẽ này. Các ứng cử viên hàng đầu bao gồm các thiên hà lớn, các quasar được cung cấp năng lượng bởi các lỗ đen và các thiên hà nhỏ, khối lượng thấp. Dữ liệu mới từ JWST hiện chỉ ra mạnh mẽ các ứng cử viên nhỏ nhất, cho thấy các thiên hà nhỏ bé này hoạt động giống như đèn pin vũ trụ chiếu sáng vũ trụ sơ khai.
Để xác định các thiên hà sơ khai này, Wold và các đồng nghiệp của ông đã tập trung vào một cụm thiên hà lớn có tên là Abell 2744, hay Cụm Pandora, nằm cách xa khoảng 4 tỷ năm ánh sáng trong chòm sao Sculptor. Lực hấp dẫn khổng lồ của cụm này hoạt động như một kính lúp tự nhiên, bẻ cong và khuếch đại ánh sáng đến từ các thiên hà cổ xưa, xa xôi hơn nhiều phía sau nó. Khai thác đặc điểm kỳ lạ này của tự nhiên, kết hợp với các thiết bị mạnh mẽ của JWST, các nhà nghiên cứu đã nhìn ngược lại gần 13 tỷ năm trong quá khứ.
Sử dụng Camera cận hồng ngoại (NIRCam) và Máy quang phổ cận hồng ngoại (NIRSpec) của JWST, nhóm nghiên cứu đã tìm kiếm một vạch phát xạ màu xanh lá cây cụ thể từ oxy ion hóa kép, một dấu hiệu đặc trưng của quá trình hình thành sao mạnh mẽ. Ánh sáng này ban đầu được phát ra trong phạm vi khả kiến nhưng đã bị kéo dài thành tia hồng ngoại khi nó đi qua vũ trụ đang mở rộng, theo tuyên bố của NASA.
Cuộc tìm kiếm đã mang lại 83 thiên hà bùng nổ sao nhỏ, tất cả đều hình thành các ngôi sao mạnh mẽ khi vũ trụ chỉ mới 800 triệu năm tuổi, khoảng 6% tuổi hiện tại của nó.
"Phân tích của chúng tôi [...] cho thấy chúng tồn tại với số lượng đủ lớn và chứa đủ năng lượng cực tím để thúc đẩy quá trình đổi mới vũ trụ này," Wold cho biết trong tuyên bố.
Ngày nay, các thiên hà nguyên thủy tương tự, chẳng hạn như các thiên hà được gọi là "đậu xanh", rất hiếm nhưng được biết là giải phóng khoảng 25% bức xạ UV ion hóa của chúng vào không gian xung quanh. Wold cho biết nếu các thiên hà sơ khai hoạt động theo cùng một cách, chúng sẽ tạo ra đủ ánh sáng để tái ion hóa sương mù hydro và làm cho vũ trụ trở nên trong suốt.
"Khi nói đến việc tạo ra ánh sáng cực tím, những thiên hà nhỏ này có sức mạnh vượt trội hơn nhiều so với trọng lượng của chúng", ông nói trong tuyên bố.
