Thiên hà ngủ đông hàng tỉ năm hé lộ lịch sử vũ trụ sơ khai

Theo Space, thiên hà mang tên KiDS J0842+0059, nằm cách Trái đất khoảng 3 tỉ năm ánh sáng, có cấu trúc và đặc tính hầu như không thay đổi từ khi nó hình thành, tạo cơ hội hiếm hoi để nghiên cứu các thiên hà nguyên thủy ngay cả khi vũ trụ không ngừng tiến hóa.

Thiên hà KiDS J0842+0059, được quan sát bằng kính thiên văn VST - Ảnh: ESO

Những phát hiện này được thực hiện nhờ kính thiên văn giao hưởng kỹ thuật cao và phân tích dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau. Trong một nghiên cứu được công bố trên Royal Astronomical Society, các nhà khoa học đã mô tả KiDS J0842+0059 như “một hóa thạch thiên hà được bảo quản hoàn hảo”, một minh chứng sống động cho tiến trình hình thành và phát triển từng giai đoạn của vũ trụ.

Trong vũ trụ học, thuật ngữ "hóa thạch vũ trụ" dùng để chỉ các thiên hà từng hình thành sớm và sau đó giữ nguyên hình thái khi không chịu ảnh hưởng từ hợp nhất hay tương tác với thiên hà khác. Giống như hóa thạch khủng long trên Trái đất lưu giữ thông tin cổ đại, những thiên hà như KiDS J0842+0059 cung cấp cái nhìn sâu vào lịch sử tiến hóa của vũ trụ.

Đồng trưởng nhóm nghiên cứu, tiến sĩ Crescenzo Dove (INAF) khẳng định: “Chúng tôi đã phát hiện thiên hà được bảo tồn hoàn hảo trong hàng tỉ năm, mang giá trị như một mẫu khảo cổ để hiểu cách các thiên hà đầu tiên tồn tại và phát triển”. Ông nhấn mạnh rằng các thiên hà hóa thạch giống như “loài khủng long của vũ trụ”, quan sát chúng giúp làm sáng tỏ điều kiện ban đầu và định hướng phát triển của các thiên hà cỡ lớn ngày nay.

Thiên hà KiDS J0842+0059 lần đầu tiên được phát hiện vào năm 2018 trong chương trình khảo sát bầu trời KiDS (khảo sát độ Kilo). Các kính thiên văn lớn như VST và VLT của Đài thiên văn Nam châu Âu (ESO), kết hợp với thiết bị X-Shooter, đã cung cấp dữ liệu giúp các nhà khoa học xác định rằng thiên hà này có khối lượng khoảng 100 tỉ lần Mặt trời nhưng lại có kích thước nhỏ gọn hơn so với những thiên hà khác có cùng khối lượng.

Điều đáng chú ý là KiDS J0842+0059 gần như không còn hình thành sao, cho thấy nó đã chìm trong trạng thái “ngủ đông” và cơ bản không bị ảnh hưởng bởi quá trình tích lũy khí hoặc các va chạm thiên hà. Để có hình ảnh chi tiết hơn, nhóm tiếp tục sử dụng kính thiên văn hai mắt (LBT), kết hợp công nghệ quang học thích ứng, cho phép quan sát sắc nét tới 10 lần so với dữ liệu ban đầu từ KiDS.

Theo nhà nghiên cứu Chiara Spiniello từ Đại học Oxford (Anh), đây là lần đầu tiên các nhà thiên văn có thể xác nhận chính xác cấu trúc nhỏ gọn của một thiên hà hóa thạch ở khoảng cách xa như vậy.

KiDS J0842+0059 được so sánh với thiên hà hóa thạch quen thuộc hơn là NGC 1277, nằm cách Trái đất khoảng 240 triệu năm ánh sáng. Điều này cho thấy rằng một số thiên hà đã hình thành nhanh, duy trì cấu trúc nhỏ và ngừng phát triển tiến hóa, ít nhất là trong hơn nửa lịch sử của vũ trụ.

Thiên hà NGC 1277 do Kính viễn vọng không gian Hubble quan sát - Ảnh: NASA

Phân tích các thiên hà như KiDS J0842+0059 cho phép các nhà thiên văn tái lập lịch sử hình thành vùng lõi của các thiên hà lớn ngày nay. Trong khi các thiên hà hiện đại đã trải qua nhiều giai đoạn hợp nhất và tăng kích thước nhờ thu hút và tích tụ vật chất, các "hóa thạch vũ trụ" vẫn giữ nguyên hình dạng ban đầu, trở thành bản mẫu quý giá để so sánh.

Theo tiến sĩ Giovanni Tortora (INAF), dữ liệu từ LBT và công nghệ quang học thích ứng đã giúp thắt chặt hiểu biết về các thiên hà hóa thạch. Nhóm cũng đặt mục tiêu mở rộng nghiên cứu, nhắm tới việc phát hiện và xác nhận thêm các thiên hà tương tự thông qua kính thiên văn không gian Euclid, dự kiến cung cấp dữ liệu chất lượng cao và độ phân giải vượt trội.

Trong tương lai, sự kết hợp giữa kính thiên văn mặt đất và không gian sẽ giúp mở rộng việc khảo sát các thiên hà hóa thạch trên quy mô toàn vũ trụ, đặc biệt là trong thời kỳ sơ khai. Mỗi phát hiện mới sẽ cung cấp thêm dữ liệu để lý giải lý do vì sao một số thiên hà sớm dừng tiến hóa, trong khi đa số còn lại tiếp tục phát triển mạnh mẽ. Các yếu tố ảnh hưởng đến mức độ tương tác và va chạm giữa các thiên hà cũng sẽ dần được làm rõ.

Những công trình như nghiên cứu về thiên hà KiDS J0842+0059 cho thấy thiên văn học đang chuyển sang giai đoạn nghiên cứu sâu, không chỉ dừng lại ở việc quan sát quy mô lớn mà còn đi vào phân tích chi tiết lịch sử hình thành và tiến hóa của từng thiên thể cụ thể.

Thiên hà KiDS J0842+0059 đóng vai trò như một “cỗ máy thời gian”, giúp các nhà khoa học nhìn lại vũ trụ trong thời kỳ cách đây hàng tỉ năm. Nhờ kính thiên văn hiện đại và công nghệ quang học tiên tiến, các nhà thiên văn kỳ vọng sẽ mở rộng hiểu biết về cách các thiên hà và toàn bộ vũ trụ đã hình thành và phát triển qua thời gian.

Hoàng Vũ