Ba vật thể hơn 12 tỉ năm tuổi hiện hình giữa trời

Theo một nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí khoa học Astronomy & Astrophysic, phát hiện mới về cụm 3 vật thể được đặt tên là Stingray, tức "Cá đuối gai độc", có thể giúp giải mã bí ẩn lớn của vũ trụ: Những chấm đỏ nhỏ.

Sử dụng dữ liệu từ kính viễn vọng không gian James Webb, một trong những "chiến binh" khai phá không gian sâu mạnh nhất hiện nay, các nhà khoa học đã tái tạo lại lịch sử hình thành sao của cụm Stingray.

Chúng là 3 thiên hà cực kỳ cổ xưa, tồn tại khi vũ trụ mới chỉ 1,1 tỉ năm tuổi, tức 12,7 tỉ năm về trước.

Hình ảnh toàn cảnh cụm thiên hà MACS J1149, nơi cư ngụ của cụm 3 vật thể Stingray - Ảnh: INAF

Phân tích của nhóm nghiên cứu cho thấy khoảng 100 triệu năm trước, một trong 3 vật thể - thiên hà tLRD - đã trải qua một đợt bùng nổ hình thành sao, có khả năng được kích hoạt bởi sự tương tác với thiên hà Balmer break gần đó.

Tuy nhiên, Balmer break có khối lượng lớn hơn dường như không bị ảnh hưởng nhiều, vẫn tiến hóa ổn định.

Sau đó, khoảng 10 triệu năm trước, thiên hà vệ tinh nhỏ hơn - chính là thiên hà thứ 3 của cụm - đã trải qua sự gia tăng hình thành sao.

"Chúng tôi cho rằng đây là thời điểm thiên hà vệ tinh đi vào hệ thống Stingray" - nhà vật lý thiên văn Rosa María Mérida của Đại học Saint Mary (Canada) giải thích.

Vào khoảng thời gian đó, một số hoạt động bất thường được quan sát thấy ở tLRD: Các đặc điểm giống "những chấm đỏ nhỏ" xuất hiện.

"Những chấm đỏ nhỏ" là các vật thể mang độ dịch chuyển đỏ cao từ vũ trụ sơ khai. James Webb từng tìm thấy nhiều lần nhưng khoa học vẫn chưa giải thích tường tận được, mặc dù nghi ngờ rằng đó là những thiên hà cổ xưa cuồng nộ hoặc các lỗ đen khổng lồ.

Các nhà khoa học tin rằng vấn đề nằm ở lỗ đen trung tâm của tLRD. Tương tác trước đó với thiên hà khổng lồ gần nó đã kích hoạt sự hình thành sao. Sau đó, với một độ trễ nhất định, đã sự kiện cung cấp năng lượng cho lỗ đen trong tLRD biến thành một "hạt nhân thiên hà đang hoạt động" (AGN) cực mạnh.

Lỗ đen đang điên cuồng nuốt vật chất này đã biến cả thiên hà thành một vật thể chuyển tiếp giữa trạng thái bình thường sang trạng thái "những chấm đỏ nhỏ", với ánh sáng cực mạnh và màu đỏ mê hoặc được tạo ra khi ánh sáng bị đẩy sang phía màu đỏ của quang phổ trong lúc nó lao nhanh ra xa chúng ta, do vũ trụ giãn nở.

Như vậy, thay vì là một loại vật thể lạ lẫm riêng biệt, "những chấm đỏ nhỏ" giờ đây lộ diện như một giai đoạn tiến hóa ngắn ngủi nhưng mãnh liệt trong đời sống của các thiên hà cổ xưa.

Phát hiện này cũng giúp lấp đầy khoảng trống kiến thức về quá trình hình thành lỗ đen siêu khối lượng trong vũ trụ.