Phát hiện 'thiên hà hóa thạch' cách Trái Đất 3 tỉ năm ánh sáng

VHO - Một thiên hà không thay đổi trong 7 tỷ năm, được xem là một điều hiếm có trong vũ trụ, đã được các nhà thiên văn học quan sát phát hiện và bổ sung vào bộ sưu tập các vật thể bí ẩn được gọi là di tích hoặc "thiên hà hóa thạch".

Những thiên hà kỳ lạ trong không gian là những thiên hà, sau giai đoạn đầu hình thành sao mạnh mẽ, sẽ thoát khỏi con đường tiến hóa dự kiến.

Trong khi các thiên hà khác mở rộng và hợp nhất với nhau thì thiên hà hóa thạch hầu như không hoạt động. Giống như các viên nang thời gian trên bầu trời, hình ảnh thiên hà hoá thạch phác hoạ bức ảnh chụp nhanh về vũ trụ cổ đại . Từ đó, các nhà thiên văn học kiểm tra cơ chế hình thành thiên hà.

Thiên hà hóa thạch mới được phát hiện — có tên là KiDS J0842+0059 — cách Trái đất khoảng 3 tỷ năm ánh sáng, trở thành thiên hà xa nhất và đầu tiên cùng loại được quan sát bên ngoài vũ trụ, vùng không gian gần Trái Đất nhất có bán kính khoảng 1 tỷ năm ánh sáng. 

Một nhóm các nhà thiên văn học do Viện Vật lý thiên văn Quốc gia Ý (INAF) đứng đầu đã phát hiện ra thiên hà này bằng cách sử dụng hình ảnh có độ phân giải cao từ Kính viễn vọng hai mắt lớn ở Arizona.

Các thiên hà di tích, chỉ là ngẫu nhiên, không hợp nhất với bất kỳ thiên hà nào khác, vẫn ít nhiều nguyên vẹn theo thời gian.

"Những thiên hà này rất hiếm vì theo thời gian, khả năng hợp nhất với một thiên hà khác sẽ tự nhiên tăng lên”, Crescenzo Tortora, một nhà nghiên cứu tại INAF và là tác giả đầu tiên của một nghiên cứu về phát hiện này và công bố vào ngày 31.5 trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, cho biết.

"Rất nhỏ gọn"

Các nhà thiên văn học tin rằng các thiên hà lớn nhất hình thành theo hai giai đoạn.

“Đầu tiên là đợt bùng nổ hình thành sao sớm, một hoạt động rất nhanh và dữ dội. Cuối cùng, chúng ta có một thứ gì đó rất nhỏ gọn và nhỏ bé, tiền thân của di tích này”, đồng tác giả nghiên cứu Chiara Spiniello, một nhà nghiên cứu tại Đại học Oxford ở Anh.

Giai đoạn thứ hai là một quá trình kéo dài, trong đó các thiên hà ở gần nhau bắt đầu tương tác, gây ra sự thay đổi rất lớn về hình dạng, kích thước và quần thể sao.

 “Chúng tôi định nghĩa đây là một vật thể đã bỏ lỡ gần như hoàn toàn giai đoạn thứ hai này, đã hình thành ít nhất 75% khối lượng trong giai đoạn đầu tiên”, Spiniello giải thích.

Đặc điểm nổi bật của các thiên hà hóa thạch là rất cũ, nhỏ gọn và dày đặc, dày đặc hơn nhiều so với thiên hà của chúng ta.

“Chúng chứa (hàng tỷ) ngôi sao có khối lượng lớn như mặt trời và không hình thành bất kỳ ngôi sao mới nào — về cơ bản chúng không làm gì cả, và là hồ sơ hóa thạch trong vũ trụ rất cổ xưa”, nhà nghiên cứu Spiniello nói. 

Thiên hà hình thành khi vũ trụ thực sự trẻ. Và sau đó, vì một số lý do chúng đã không tương tác, và không hợp nhất với các hệ thống khác. Chúng tiến hóa mà không bị xáo trộn, và chúng vẫn giữ nguyên như vậy.

Michele Cappellari, Giáo sư vật lý thiên văn tại Đại học Oxford, người không tham gia vào nghiên cứu cho biết các thiên hà hóa thạch rất quan trọng vì chúng là liên kết trực tiếp với quần thể thiên hà khổng lồ đã tồn tại hàng tỷ năm trước. 

"Là hóa thạch sống, chúng đã tránh được sự hợp nhất và phát triển hỗn loạn mà hầu hết các thiên hà khổng lồ khác đã trải qua”, Giáo sư Michele Cappellari nói.

Nghiên cứu cũng cho phép chúng ta tái tạo lại các điều kiện của vũ trụ trong giai đoạn sơ khai và hiểu được các vụ nổ ban đầu của quá trình hình thành sao.

Ông Cappellari khẳng định nguyên nhân khiến các thiên hà này ngừng hình thành sao đột ngột như vậy đang còn bỏ ngỏ. 

"Bằng chứng từ cả quan sát cục bộ và xa đều cho thấy phản hồi từ các hố đen siêu lớn có thể là nguyên nhân. Những hố đen này có thể tạo ra những luồng gió mạnh hoặc làm nóng khí trong thiên hà, ngăn chặn quá trình hình thành sao tiếp theo. Tuy nhiên, đây vẫn là một lĩnh vực cần nghiên cứu tích cực", Cappellari nói thêm.

Tương lai không chắc chắn

Các nhà khoa học lần đầu tiên đã xác định KiDS J0842+0059 là vào năm 2018 bằng Kính viễn vọng khảo sát VLT (VST) tại Đài quan sát Paranal ở Chile. 

Quan sát đó cho thấy thiên hà có rất nhiều ngôi sao "rất già" nhưng chỉ ước tính về khối lượng và kích thước. Vì vậy, cần phải quan sát chi tiết hơn để xác nhận rằng đây là một di tích. 

Kính viễn vọng hai mắt lớn được sử dụng để xác nhận hình ảnh rất sắc nét do khả năng bù trừ nhiễu loạn khí quyển.

Thiên hà hóa thạch mới được tìm thấy này được xếp vào nhóm các thiên hà khác đã được quan sát ở cùng mức độ chi tiết, trong đó thiên hà nguyên sơ nhất — có tên gọi là NGC 1277 — từng được tìm thấy qua Kính viễn vọng không gian Hubble vào năm 2018.

Cả NGC 1277 và KiDS J0842+0059 rất giống nhau, nhưng thiên hà KiDS J0842+0059 cách xa Trái đất hơn nhiều. Theo nhà nghiên cứu Spiniello, KiDS J0842+0059 gần như hoàn toàn phù hợp với định nghĩa về thiên hà hóa thạch.

Trong khi đó, nhà thiên văn học Sébastien Comerón tại Universidad de La Laguna và Instituto de Astrofísica de Canarias ở Tây Ban Nha nhận định rất khó để xác định các thiên hà hóa thạch và xác nhận bản chất của chúng, một phần vì tương đối hiếm và nhỏ so với các thiên hà thông thường như Ngân Hà.

Ông cho biết, việc xác nhận "thiên hà di tích" xa xôi cần phải có các chiến lược tìm kiếm lâu dài và sử dụng các thiết bị hiện đại.