Các nhà thiên văn học quan sát một thiên hà trẻ, tồn tại khi vũ trụ chỉ còn 4% so với tuổi hiện tại. Nó có một khối bụi liên sao, được hình thành trong vụ nổ của một thế hệ sao trước đó.
Nghệ sĩ khái niệm về thiên hà trẻ rất xa A2744_YD4, được nhìn thấy khi vũ trụ chỉ còn 4% so với tuổi hiện tại. Thiên hà này rất giàu bụi, được tạo ra bởi một thế hệ sao trước đó. Hình ảnh qua ESO / M. Kornmesser.
Kính viễn vọng ALMA mạnh mẽ - nằm trên đỉnh cao nguyên Chajnantor cao và khô ở phía bắc sa mạc Chile, Atacama, trên 40% bầu khí quyển Trái đất - quan sát vũ trụ ở dải ánh sáng bước sóng dài và milimet. Dành riêng cho gần đây vào tháng 3 năm 2013, một trong những mục tiêu của ALMA, là phát hiện ra một số thiên hà xa xôi và cổ xưa nhất từng thấy, và bây giờ nó đã phát hiện ra thiên hà trẻ nhất của nó, được nhìn thấy khi vũ trụ chỉ còn bốn phần trăm so với thời điểm hiện tại. Thiên hà xuất hiện với chúng ta như khi vũ trụ chỉ mới 600 triệu năm, trong thời kỳ các ngôi sao và thiên hà đầu tiên hình thành. Và bạn biết gì? Thiên hà trẻ này đã chứa một khối lượng lớn sao phát sáng, bị bỏ lại sau khi sinh và những cái chết bùng nổ những ngôi sao đầu tiên này.
Quan sát này cũng là phát hiện oxy xa nhất trong vũ trụ, các nhà thiên văn học cho biết.
Một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế, dẫn đầu bởi Nicolas Laporte của Đại học College London, đã sử dụng ALMA (viết tắt của Atacama Large Millimét / Subillim Array) để quan sát A2744_YD4, được mô tả trong hình minh họa của họa sĩ trên đây. Để xem hình ảnh thực tế của thiên hà, được tạo bằng Kính viễn vọng Không gian Hubble, hãy nhìn bên dưới.
Những nhà thiên văn học này cho biết họ rất ngạc nhiên khi nhìn thấy ngôi sao, trong một thiên hà trẻ và xa xôi như vậy.
Tuy nhiên, họ đã thực hiện các quan sát tiếp theo bằng cách sử dụng thiết bị bắn X trên Kính viễn vọng cực lớn (VLT) ESO, và xác nhận khoảng cách rất lớn với A2744_YD4. Nicolas Laporte bình luận trong một tuyên bố từ Đài thiên văn Nam châu Âu (ESO), một trong những tổ chức đối tác của ALMA, cùng với các nhóm thiên văn học ở Hoa Kỳ, Canada, Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan và Chile:
A2744_YD4 không chỉ là thiên hà xa xôi nhất được ALMA quan sát, mà việc phát hiện rất nhiều bụi cho thấy siêu tân tinh sớm đã làm ô nhiễm thiên hà này.
Và khi anh ấy dùng từ ô nhiễmNhân tiện, anh ấy có nghĩa là theo nghĩa tốt nhất có thể. Khi các ngôi sao khổng lồ hình thành và sau đó phát nổ, chúng gieo mầm không gian giữa các vì sao bằng các sao và với các yếu tố nặng hơn được tạo ra bên trong các ngôi sao. Vụ nổ lan truyền các nguyên tố nặng hơn - như carbon, sắt và oxy - vào không gian, khiến chúng có sẵn cho các thế hệ sao trong tương lai và cho các hành tinh như Trái đất.
Do đó, Trái đất chúng ta đang sống và chính cơ thể chúng ta - carbon trong xương, sắt trong máu, oyxgen trong không khí chúng ta hít thở - tất cả những yếu tố này được rèn trong các ngôi sao và sau đó được thả vào không gian.
Phát hiện ALMA gần đây cho thấy quá trình dẫn đến việc bạn đọc các từ trên trang này đã bắt đầu cho tất cả chúng ta trong vũ trụ rất, rất sớm.
Xem lớn hơn. | Hình ảnh này bị chi phối bởi một khung cảnh ngoạn mục của cụm thiên hà giàu có Abell 2744 từ Kính viễn vọng Không gian Hubble. Nhưng, vượt xa cụm sao này, và nhìn thấy khi vũ trụ chỉ khoảng 600 triệu năm tuổi, là một thiên hà rất mờ gọi là A2744_YD4. Những quan sát mới về thiên hà xa xôi này với ALMA, được thể hiện bằng màu đỏ, đã chứng minh rằng nó rất giàu bụi. Hình ảnh qua ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), NASA, ESA, ESO và D. Coe (STScI) / J. Merten (Heidelberg / Bologna).
Tuyên bố ESO tiếp tục giải thích:
Bụi vũ trụ chủ yếu bao gồm silicon, carbon và nhôm, trong các hạt nhỏ bằng một phần triệu centimet. Các nguyên tố hóa học trong các hạt này được rèn bên trong các ngôi sao và nằm rải rác trong vũ trụ khi các ngôi sao chết, ngoạn mục nhất là trong vụ nổ siêu tân tinh, số phận cuối cùng của những ngôi sao khổng lồ tồn tại trong thời gian ngắn. Ngày nay, bụi này rất phong phú và là một khối xây dựng quan trọng trong sự hình thành của các ngôi sao, hành tinh và các phân tử phức tạp; nhưng trong vũ trụ sơ khai - trước khi các thế hệ sao đầu tiên chết đi - nó đã khan hiếm.
Các quan sát của thiên hà bụi A2744_YD4 đã được thực hiện do thiên hà này nằm sau cụm thiên hà khổng lồ có tên Abell 2744. Do một hiện tượng gọi là thấu kính hấp dẫn, cụm này hoạt động như một 'kính viễn vọng' vũ trụ khổng lồ để phóng đại A2744_YD4 xa hơn khoảng 1,8 lần, cho phép nhóm nghiên cứu trở lại vũ trụ sớm.
Các quan sát ALMA cũng phát hiện sự phát xạ oxy oxy hóa từ A2744_YD4. Đây là phát hiện oxy xa nhất và sớm nhất trong vũ trụ, vượt qua kết quả ALMA khác từ năm 2016.
Việc phát hiện bụi trong vũ trụ sơ khai cung cấp thông tin mới về thời điểm siêu tân tinh đầu tiên phát nổ và do đó là lúc các ngôi sao nóng đầu tiên tắm vũ trụ dưới ánh sáng. Xác định thời điểm của bình minh vũ trụ này là một trong những hạt thánh của thiên văn học hiện đại, và nó có thể được thăm dò gián tiếp thông qua nghiên cứu về bụi liên sao đầu tiên.
Nhóm nghiên cứu ước tính rằng A2744_YD4 chứa một lượng bụi tương đương với 6 triệu lần khối lượng mặt trời của chúng ta, trong khi khối lượng sao của thiên hà - khối lượng của tất cả các ngôi sao của nó - gấp 2 tỷ lần khối lượng mặt trời của chúng ta. Nhóm nghiên cứu cũng đã đo tốc độ hình thành sao trong A2744_YD4 và thấy rằng các ngôi sao đang hình thành với tốc độ 20 khối lượng mặt trời mỗi năm - so với chỉ một khối lượng mặt trời mỗi năm trong Dải Ngân hà.
Richard Ellis (ESO và University College London), đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết:
Tỷ lệ này không phải là bất thường đối với một thiên hà xa xôi như vậy, nhưng nó làm sáng tỏ mức độ nhanh chóng của bụi trong A2744_YD4. Đáng chú ý, thời gian cần thiết chỉ khoảng 200 triệu năm - vì vậy chúng ta đang chứng kiến thiên hà này ngay sau khi hình thành.
Tuyên bố ALMA giải thích điều này có nghĩa là sự hình thành sao đáng kể đã bắt đầu khoảng 200 triệu năm trước thời đại mà thiên hà đang được quan sát. Do đó, thiên hà xa xôi này do đó cung cấp cho ALMA một cơ hội tuyệt vời để nghiên cứu thời đại khi các ngôi sao và thiên hà đầu tiên bật lên trên ngọn lửa - kỷ nguyên sớm nhất được thăm dò.
Mặt trời của chúng ta, hành tinh của chúng ta và sự tồn tại của chúng ta là những sản phẩm - 13 tỷ năm sau - của thế hệ sao đầu tiên này. Bằng cách nghiên cứu sự hình thành, sự sống và cái chết của chúng, chúng tôi đang khám phá nguồn gốc của mình, ESO nói.
Điểm mấu chốt: Các nhà thiên văn học đã sử dụng kính viễn vọng ALMA ở phía bắc Chile để quan sát thiên hà trẻ A2744_YD4. Họ đã nhìn thấy nó vào thời điểm vũ trụ chỉ bằng 4% tuổi hiện tại. Nó có một khối bụi liên sao, được hình thành trong vụ nổ của một thế hệ sao trước đó.