Một nhóm các nhà thiên văn học tại Đại học Milano-Bicocca đã phát hiện ra một thiên hà xoắn ốc khổng lồ tồn tại chỉ 2 tỷ năm sau Vụ nổ lớn, vụ nổ đã khai sinh ra vũ trụ cách đây khoảng 13,8 tỷ năm. Được đặt biệt danh là "Big Wheel", trên thực tế, đây là một trong những thiên hà lớn nhất từng được quan sát từ kỷ nguyên vũ trụ sơ khai này.
Các nhà khoa học đã tìm thấy Big Wheel gần một quasar, một siêu hố đen mạnh mẽ và hoạt động, bằng cách sử dụng Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST). Thiên hà này nằm cách góc vũ trụ của chúng ta 11,7 tỷ năm ánh sáng và biệt danh này xuất phát từ tốc độ quay cực nhanh và kích thước khổng lồ của nó. Để dễ hình dung, thiên hà này lớn hơn Ngân Hà năm lần, trải dài trên 100.000 năm ánh sáng.
Cụ thể hơn, các nhà thiên văn học đã sử dụng các quan sát quang phổ mới với Máy quang phổ cận hồng ngoại (NIRSpec) của JWST để xác nhận rằng Big Wheel là một đĩa quay. Đường cong quay của thiên hà, một đặc điểm quan trọng của thiên hà xoắn ốc, cho thấy một mô hình điển hình của đường cong quay phẳng được thấy ở các thiên hà trưởng thành. Vận tốc quay của thiên hà tăng lên khi bạn di chuyển ra ngoài từ tâm, đạt vận tốc quay tối đa là vài trăm dặm một giây, cũng tương tự như các thiên hà phát triển hơn nhiều.
Vận tốc quay của Big Wheel cũng phù hợp với mối quan hệ Tully-Fisher cục bộ, một mối tương quan giữa kích thước và tốc độ quay của các thiên hà được quan sát ngày nay. Tất cả những điều này có nghĩa là, mặc dù còn trẻ, thiên hà này hoạt động theo cách phù hợp với một số thiên hà xoắn ốc lớn nhất và trưởng thành nhất mà chúng ta thấy trong vũ trụ hiện tại. Big Wheel tồn tại trong thời điểm mà hầu hết các thiên hà được cho là nhỏ và đang trong giai đoạn phát triển sớm nhất. Tuy nhiên, nó đã được hình thành hoàn chỉnh.
"Thiên hà này thật ngoạn mục vì là một trong những thiên hà xoắn ốc lớn nhất từng được tìm thấy, điều chưa từng có trong kỷ nguyên đầu của vũ trụ", Charles Steidel, tác giả chính của nghiên cứu và là giáo sư thiên văn học tại Caltech, phát biểu trong tuyên bố.
Vậy, điều này có thể xảy ra như thế nào?
Một manh mối tiềm ẩn nằm ở môi trường của Big Wheel. Thiên hà này nằm trong một vùng không gian dày đặc, nơi mật độ số lượng thiên hà cao hơn mười lần so với mật độ trung bình của vũ trụ. Môi trường dày đặc này có thể cung cấp các điều kiện hoàn hảo cho sự phát triển nhanh chóng của thiên hà. Sebastiano Cantalupo, đồng tác giả của nghiên cứu, cho rằng Big Wheel có thể đã được hưởng lợi từ sự tích tụ khí hiệu quả, mang theo động lượng góc kết hợp cần thiết cho sự hình thành các đĩa lớn. Ngoài ra, sự hợp nhất thường xuyên của các thiên hà giàu khí trong khu vực đông đúc này có thể đã góp phần tạo nên kích thước khổng lồ và sự phát triển nhanh chóng của nó.
"Chúng tôi nghĩ rằng điều này có thể mở ra cánh cửa để hiểu cách một số thiên hà có thể bỏ qua quá trình hình thành sao chậm thông thường và phát triển đến kích thước khổng lồ trong vũ trụ sơ khai", Cantalupo cho biết trong tuyên bố.
Khám phá này cho thấy rằng sự hình thành thiên hà có thể không chậm hoặc dần dần như suy nghĩ trước đây, đặc biệt là trong môi trường giàu khí và các thiên hà hợp nhất.
Các câu chuyện liên quan:
— Các nhà khoa học đã cố tình sử dụng các thiết bị JWST 'sai' để chụp ảnh trực tiếp các ngoại hành tinh
— Nhà thiên văn học này đã tìm thấy một ngôi sao bí ẩn trong dữ liệu của Kính viễn vọng không gian James Webb
— Kính viễn vọng không gian James Webb nghiên cứu nguồn gốc của 'những ngôi sao thất bại' trong Tinh vân Flame
Big Wheel thách thức các mô hình vũ trụ học hiện tại. Kích thước và khối lượng của nó vượt xa các dự đoán đối với các thiên hà có độ dịch chuyển đỏ tương tự, khiến nó trở thành một ngoại lệ trong quần thể thiên hà. Về lâu dài, các nhà thiên văn học có thể cần điều chỉnh các mô hình của họ để tính đến khả năng phát triển nhanh chóng của thiên hà trong điều kiện dày đặc như vậy.
Nghiên cứu này là được xuất bản vào ngày 17 tháng 3 trong tạp chí Thiên văn học Tự nhiên.
Các nhà khoa học đã tìm thấy Big Wheel gần một quasar, một siêu hố đen mạnh mẽ và hoạt động, bằng cách sử dụng Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST). Thiên hà này nằm cách góc vũ trụ của chúng ta 11,7 tỷ năm ánh sáng và biệt danh này xuất phát từ tốc độ quay cực nhanh và kích thước khổng lồ của nó. Để dễ hình dung, thiên hà này lớn hơn Ngân Hà năm lần, trải dài trên 100.000 năm ánh sáng.
Cụ thể hơn, các nhà thiên văn học đã sử dụng các quan sát quang phổ mới với Máy quang phổ cận hồng ngoại (NIRSpec) của JWST để xác nhận rằng Big Wheel là một đĩa quay. Đường cong quay của thiên hà, một đặc điểm quan trọng của thiên hà xoắn ốc, cho thấy một mô hình điển hình của đường cong quay phẳng được thấy ở các thiên hà trưởng thành. Vận tốc quay của thiên hà tăng lên khi bạn di chuyển ra ngoài từ tâm, đạt vận tốc quay tối đa là vài trăm dặm một giây, cũng tương tự như các thiên hà phát triển hơn nhiều.
Vận tốc quay của Big Wheel cũng phù hợp với mối quan hệ Tully-Fisher cục bộ, một mối tương quan giữa kích thước và tốc độ quay của các thiên hà được quan sát ngày nay. Tất cả những điều này có nghĩa là, mặc dù còn trẻ, thiên hà này hoạt động theo cách phù hợp với một số thiên hà xoắn ốc lớn nhất và trưởng thành nhất mà chúng ta thấy trong vũ trụ hiện tại. Big Wheel tồn tại trong thời điểm mà hầu hết các thiên hà được cho là nhỏ và đang trong giai đoạn phát triển sớm nhất. Tuy nhiên, nó đã được hình thành hoàn chỉnh.
"Thiên hà này thật ngoạn mục vì là một trong những thiên hà xoắn ốc lớn nhất từng được tìm thấy, điều chưa từng có trong kỷ nguyên đầu của vũ trụ", Charles Steidel, tác giả chính của nghiên cứu và là giáo sư thiên văn học tại Caltech, phát biểu trong tuyên bố.
Vậy, điều này có thể xảy ra như thế nào?
Một manh mối tiềm ẩn nằm ở môi trường của Big Wheel. Thiên hà này nằm trong một vùng không gian dày đặc, nơi mật độ số lượng thiên hà cao hơn mười lần so với mật độ trung bình của vũ trụ. Môi trường dày đặc này có thể cung cấp các điều kiện hoàn hảo cho sự phát triển nhanh chóng của thiên hà. Sebastiano Cantalupo, đồng tác giả của nghiên cứu, cho rằng Big Wheel có thể đã được hưởng lợi từ sự tích tụ khí hiệu quả, mang theo động lượng góc kết hợp cần thiết cho sự hình thành các đĩa lớn. Ngoài ra, sự hợp nhất thường xuyên của các thiên hà giàu khí trong khu vực đông đúc này có thể đã góp phần tạo nên kích thước khổng lồ và sự phát triển nhanh chóng của nó.
"Chúng tôi nghĩ rằng điều này có thể mở ra cánh cửa để hiểu cách một số thiên hà có thể bỏ qua quá trình hình thành sao chậm thông thường và phát triển đến kích thước khổng lồ trong vũ trụ sơ khai", Cantalupo cho biết trong tuyên bố.
Khám phá này cho thấy rằng sự hình thành thiên hà có thể không chậm hoặc dần dần như suy nghĩ trước đây, đặc biệt là trong môi trường giàu khí và các thiên hà hợp nhất.
Các câu chuyện liên quan:
— Các nhà khoa học đã cố tình sử dụng các thiết bị JWST 'sai' để chụp ảnh trực tiếp các ngoại hành tinh
— Nhà thiên văn học này đã tìm thấy một ngôi sao bí ẩn trong dữ liệu của Kính viễn vọng không gian James Webb
— Kính viễn vọng không gian James Webb nghiên cứu nguồn gốc của 'những ngôi sao thất bại' trong Tinh vân Flame
Big Wheel thách thức các mô hình vũ trụ học hiện tại. Kích thước và khối lượng của nó vượt xa các dự đoán đối với các thiên hà có độ dịch chuyển đỏ tương tự, khiến nó trở thành một ngoại lệ trong quần thể thiên hà. Về lâu dài, các nhà thiên văn học có thể cần điều chỉnh các mô hình của họ để tính đến khả năng phát triển nhanh chóng của thiên hà trong điều kiện dày đặc như vậy.
Nghiên cứu này là được xuất bản vào ngày 17 tháng 3 trong tạp chí Thiên văn học Tự nhiên.