Thiên hà, được gọi là EGSY8p7, cách chúng ta khoảng 13,2 tỷ năm ánh sáng. Điều đó có nghĩa là các nhà thiên văn học hiện đang nhìn thấy nó khi nó tồn tại chỉ 600 triệu năm sau Vụ nổ lớn.
EGSY8p7 là thiên hà được xác nhận xa nhất có quang phổ thu được với Đài thiên văn W. M. Keck, nó ở độ lệch 8,48 tại thời điểm vũ trụ chưa đầy 600 triệu năm tuổi. Hình minh họa cho thấy sự tiến bộ đáng chú ý được thực hiện trong những năm gần đây trong việc thăm dò lịch sử vũ trụ sớm. Những nghiên cứu như vậy rất quan trọng trong việc tìm hiểu cách thức Vũ trụ phát triển từ thời kỳ đen tối đầu tiên khi một thiên hà bắt đầu tỏa sáng. Phát thải hydro từ EGSY8p7 có thể chỉ ra đây là ví dụ đầu tiên được biết đến về một thế hệ thiên hà trẻ đầu tiên phát ra bức xạ mạnh bất thường. Xem lớn hơn. | Tín dụng hình ảnh: Adi Zitrin, Viện Công nghệ California
Một nhóm các nhà vật lý thiên văn đã đo được thiên hà xa nhất từng được ghi nhận - một thiên hà có tên EGSY8p7 - và thu được lượng phát thải hydro của nó như đã thấy khi vũ trụ chưa đầy 600 triệu năm tuổi.
Ngoài ra, phương pháp mà thiên hà được phát hiện mang đến cái nhìn sâu sắc quan trọng về cách các ngôi sao đầu tiên trong vũ trụ sáng lên sau Vụ nổ lớn.
Sử dụng máy quang phổ hồng ngoại cực mạnh trên kính viễn vọng W. M. Keck ở Hawaii, nhóm nghiên cứu đã xác định niên đại của thiên hà bằng cách phát hiện ra nó Đường phát xạ Lyman-alpha - một dấu hiệu của khí hydro nóng được làm nóng bằng phát xạ tia cực tím mạnh từ các ngôi sao mới sinh.
Mặc dù đây là một dấu hiệu thường được phát hiện trong các thiên hà gần Trái đất, nhưng việc phát hiện ra sự phát xạ Lyman-alpha ở khoảng cách lớn như vậy là bất ngờ vì nó dễ dàng bị hấp thụ bởi vô số nguyên tử hydro được cho là tràn ngập không gian giữa các thiên hà vào buổi bình minh của vũ trụ .
Kết quả mang lại cái nhìn sâu sắc mới về thứ mà người ta gọi là tái tạo vũ trụ, quá trình các đám mây hydro tối được phân tách thành các proton và electron cấu thành của chúng bởi thế hệ thiên hà đầu tiên.
Nhà thiên văn học thuộc Viện Công nghệ California (Caltech), Adi Zitrin, tác giả chính của bài báo, sẽ được xuất bản trong Tạp chí vật lý thiên văn. Zitrin nói:
Chúng ta thường thấy dòng phát xạ Lyman-alpha của hydro trong các vật thể gần đó vì đây là một trong những công cụ đáng tin cậy nhất về sự hình thành sao. Tuy nhiên, khi chúng ta thâm nhập sâu hơn vào vũ trụ và do đó trở lại thời kỳ trước đó, không gian giữa các thiên hà chứa một số lượng lớn các đám mây hydro tối màu hấp thụ tín hiệu này.
Công trình gần đây đã tìm thấy một phần các thiên hà cho thấy đường thẳng nổi bật này suy giảm rõ rệt sau khi vũ trụ khoảng một tỷ năm tuổi, tương đương với độ lệch đỏ khoảng 6.
Redshift là thước đo xem Vũ trụ đã giãn nở bao nhiêu kể từ khi ánh sáng để lại một nguồn xa và chỉ có thể được xác định đối với các vật thể mờ bằng máy quang phổ trên kính viễn vọng lớn mạnh như kính viễn vọng song song Keck Đài quan sát 10 mét, lớn nhất trên Trái đất.
Nhà thiên văn học Caltech Richard Ellis là đồng tác giả của bài báo. Ellis nói:
Khía cạnh đáng ngạc nhiên về khám phá hiện tại là chúng ta đã phát hiện ra dòng Lyman-alpha này trong một thiên hà mờ nhạt rõ ràng ở độ lệch 8,48, tương ứng với thời điểm vũ trụ chứa đầy các đám mây hydro.
Ngoài việc phá vỡ kỷ lục đỏ 7,73 trước đó, cũng thu được tại Đài thiên văn Keck, phát hiện này còn cho chúng ta biết một điều mới về cách vũ trụ phát triển trong vài trăm triệu năm đầu tiên.
Các mô phỏng máy tính về sự tái tạo vũ trụ cho thấy vũ trụ hoàn toàn mờ đục đối với bức xạ Lyman-alpha trong 400 triệu năm đầu tiên của lịch sử vũ trụ và sau đó, dần dần, khi các thiên hà đầu tiên được sinh ra, bức xạ cực tím cực mạnh từ các ngôi sao trẻ của chúng, đã đốt cháy hydro này che khuất trong các bong bóng có bán kính tăng dần, cuối cùng, chồng chéo lên nhau nên toàn bộ không gian giữa các thiên hà bị ion hóa - nghĩa là, bao gồm các electron và proton tự do. Tại thời điểm này, bức xạ Lyman-alpha được tự do đi qua không gian không bị cản trở.
Sirio Belli là một sinh viên tốt nghiệp Caltech, người đã giúp thực hiện các quan sát quan trọng. Belli nói:
Có thể là thiên hà mà chúng ta đã quan sát thấy, EGSY8p7, phát sáng bất thường (về bản chất), có các tính chất đặc biệt cho phép nó tạo ra một bong bóng hydro bị ion hóa sớm hơn nhiều so với các thiên hà điển hình hơn vào thời điểm này. EGSY8p7 đã được tìm thấy có cả độ sáng và độ dịch chuyển cao, và màu sắc của nó được đo bằng Kính viễn vọng Không gian Hubble và Spitzer cho thấy nó có thể được cung cấp bởi một quần thể các ngôi sao nóng bất thường.
Bởi vì việc phát hiện ra một nguồn sớm như vậy với Lyman-alpha mạnh mẽ là hơi bất ngờ, nó cung cấp cái nhìn sâu sắc mới về cách thức mà các thiên hà đóng góp vào quá trình tái hợp. Có thể hình dung quá trình này là chắp vá với một số vùng không gian phát triển nhanh hơn các vùng khác, ví dụ do sự thay đổi mật độ vật chất từ nơi này sang nơi khác. Ngoài ra, EGSY8p7 có thể là ví dụ đầu tiên của thế hệ đầu có bức xạ ion hóa mạnh bất thường. Zitrin nói:
Trong một số khía cạnh, thời kỳ tái tạo vũ trụ là phần còn thiếu cuối cùng trong sự hiểu biết chung của chúng ta về sự tiến hóa của vũ trụ. Ngoài việc đẩy lùi biên giới về thời điểm Vũ trụ chỉ mới 600 triệu năm, điều thú vị về khám phá hiện tại là nghiên cứu về các nguồn như EGSY8p7 sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc mới về quá trình này xảy ra.