Kính thiên văn James Webb phát hiện các thiên hà đầu tiên trong vũ trụ

Đây có thể là những thiên hà sớm nhất từng được con người quan sát, mở ra cơ hội đặc biệt để tìm hiểu về sự hình thành các cấu trúc đầu tiên của vũ trụ.

Hình ảnh chất lượng khoa học đầu tiên được công bố từ Kính viễn vọng không gian James Webb của NASA, ngày 11/7/2022. (Nguồn: NASA)

Nằm cách Trái Đất 13,6 tỷ năm ánh sáng, 5 ứng cử viên thiên hà này đại diện cho một giai đoạn sơ khai trong lịch sử vũ trụ, khi những ngôi sao và thiên hà đầu tiên bắt đầu hình thành.

Nếu các quan sát này được xác nhận, chúng sẽ là chìa khóa quan trọng để kiểm chứng các lý thuyết hiện tại về sự hình thành thiên hà, đồng thời cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về cách vật chất đầu tiên hợp nhất trong vũ trụ sơ khai.

Kết quả phát hiện đã được công bố trên cơ sở dữ liệu arXiv ngày 26/11, dù chưa qua quy trình bình duyệt khoa học, đây được xem là bước tiến lớn trong hành trình giải mã lịch sử vũ trụ.

JWST: Công cụ cách mạng quan sát vũ trụ

Trước đây, các nhà khoa học ước tính những cụm sao đầu tiên có thể xuất hiện vài trăm triệu năm sau Vụ nổ lớn, sau đó phát triển thành các thiên hà lớn như Dải Ngân hà qua hàng tỷ năm.

Tuy nhiên, ánh sáng từ những thiên hà cổ đại này quá yếu và bị dịch chuyển sang bước sóng hồng ngoại do sự giãn nở của vũ trụ – điều mà kính viễn vọng không gian Hubble không thể quan sát được.

Nhờ khả năng quan sát trong dải hồng ngoại tiên tiến, JWST đã vượt qua rào cản này. Dẫu vậy, ánh sáng từ các thiên hà đầu tiên vẫn rất mờ nhạt. Để thu nhận tín hiệu, các nhà khoa học đã tận dụng hiện tượng thấu kính hấp dẫn, một hiệu ứng do thuyết tương đối rộng của Einstein mô tả.

Lực hấp dẫn của các cụm vật chất lớn, chẳng hạn như thiên hà Abell S1063, có thể bẻ cong không-thời gian, phóng đại ánh sáng từ các thiên hà xa xôi. Bằng cách tập trung JWST vào vùng không gian bị ảnh hưởng bởi Abell S1063, các nhà thiên văn học đã thu được những tia sáng yếu ớt của 5 ứng cử viên thiên hà cổ đại.

Nếu được xác nhận, các thiên hà này sẽ trẻ hơn JADES-GS-z14-0 – thiên hà cổ đại nhất từng được biết đến trước đây – khoảng 90 triệu năm. Đây là một phát hiện đột phá, đưa khoa học tiến gần hơn tới việc giải mã các giai đoạn đầu của vũ trụ.

Phát hiện này cũng đặt ra những câu hỏi lớn: Làm thế nào mà các thiên hà có thể phát triển nhanh chóng chỉ sau vài trăm triệu năm? Các nhà khoa học đang nghiên cứu nhiều giả thuyết, từ sự hình thành sớm của các lỗ đen siêu khối, ảnh hưởng của các vụ nổ siêu tân tinh, đến tác động của năng lượng tối.

Điều đáng chú ý, cả 5 ứng cử viên thiên hà đều nằm trong cùng một khu vực bầu trời, gợi ý rằng có thể còn rất nhiều thiên hà tương tự vẫn chưa được khám phá.

Xuân Minh