Hệ thống ba cực kỳ hiếm gặp, được nhìn thấy khi vũ trụ 800 triệu năm tuổi, cung cấp những hiểu biết sâu sắc về các giai đoạn đầu tiên của sự hình thành thiên hà.
Các nhà thiên văn học sử dụng sức mạnh tổng hợp của kính thiên văn Atacama Large Millimét / Subillim Array (ALMA) và Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA đã phát hiện ra một bộ ba thiên hà xa xôi nằm bên trong một khối khí khổng lồ cách Trái đất gần 13 tỷ năm ánh sáng.
Hệ thống ba cực kỳ hiếm này, được nhìn thấy khi vũ trụ chỉ mới 800 triệu năm tuổi, cung cấp những hiểu biết quan trọng về các giai đoạn hình thành thiên hà sớm nhất trong thời kỳ được gọi là 'bình minh vũ trụ', khi vũ trụ lần đầu tiên được tắm trong ánh sao, Richard nói Ellis, Giáo sư thiên văn học Steele tại Viện Công nghệ California và là thành viên của nhóm nghiên cứu. Thật thú vị hơn nữa, những thiên hà này dường như đã sẵn sàng để hợp nhất thành một thiên hà khổng lồ, cuối cùng có thể phát triển thành một thứ gì đó giống như Dải Ngân hà.
Xem kích thước đầy đủ | Hình ảnh tổng hợp của hệ thống ba hiếm - được đặt tên là Himiko - trong vũ trụ sơ khai. Dữ liệu Hubble, Spitzer và Subaru kết hợp để tạo ra hình ảnh này. Một quầng khí hydro bị ion hóa bao quanh ba thiên hà. Các quan sát với kính viễn vọng Atacama Large Millimét / milimét Array (ALMA) đã không phát hiện bất kỳ chữ ký thông báo nào từ carbon, cho thấy ba vật thể này có thể rất nguyên thủy và không có đủ thời gian để gieo mầm môi trường liên thiên hà với các nguyên tố nặng. Tín dụng: NASA / Hubble; NASA / Spitzer; NAOJ / Subaru
Các nhà nghiên cứu lần đầu tiên phát hiện vật thể này, dường như là một bong bóng khí nóng, bị ion hóa khổng lồ, vào năm 2009. Được đặt tên là Himiko (sau một nữ hoàng huyền thoại của Nhật Bản), nó lớn hơn gần 10 lần so với các thiên hà điển hình của thời đại đó và có kích thước tương đương đến Dải Ngân hà của chúng ta. Các quan sát sau đó với Kính viễn vọng Không gian Spitzer cho thấy rằng Himiko có thể đại diện cho một thiên hà duy nhất, khiến nó trở nên khổng lồ một cách phi thường trong thời kỳ đầu của vũ trụ.
Các quan sát mới tiết lộ rằng, thay vì một thiên hà duy nhất, Himiko có ba nguồn sáng rõ rệt, có sự hình thành sao mãnh liệt đang đốt nóng và ion hóa đám mây khí khổng lồ này, theo ông Masami Ouchi, phó giáo sư tại Đại học Tokyo, người đứng đầu nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đến từ Nhật Bản và Hoa Kỳ.
Xem kích thước đầy đủ | Một phần của bầu trời chứa nhiều thiên hà trẻ, bao gồm cả Himiko, được chụp bằng Máy ảnh trường rộng Hubble 3. Ảnh: NASA / Hubble
Các khu vực hình thành sao dữ dội như vậy cần được lấp đầy bằng các nguyên tố nặng như carbon, silicon và oxy. Những nguyên tố này được rèn trong lò hạt nhân của những ngôi sao khổng lồ, có thời gian tồn tại ngắn như những thứ bùng phát sự sống bên trong ba thiên hà được Hubble phát hiện. Vào cuối cuộc đời tương đối ngắn ngủi của chúng, những ngôi sao này phát nổ dưới dạng siêu tân tinh, gieo mầm môi trường liên thiên hà với một bụi mịn của các nguyên tố nặng.
Khi bụi này được đốt nóng bởi bức xạ cực tím từ các ngôi sao sơ sinh khổng lồ, bụi sau đó phát xạ lại ở bước sóng vô tuyến, ông nhận xét Kotaro Kohno, một thành viên của nhóm nghiên cứu cùng với Đại học Tokyo. Những bức xạ như vậy không được phát hiện ở Himiko.
Thật ngạc nhiên, các quan sát với ALMA cho thấy sự vắng mặt hoàn toàn của tín hiệu từ carbon, được tổng hợp nhanh chóng ở các ngôi sao trẻ. Với sự nhạy cảm của ALMA, điều này thực sự đáng chú ý, ông Ouchi nói. Chính xác thì làm thế nào mà hoạt động mãnh liệt này có thể được hòa giải với thành phần hóa học nguyên thủy của Himiko khá khó hiểu.
Các nhà thiên văn học suy đoán rằng một phần lớn khí trong Himiko có thể là nguyên thủy, một hỗn hợp của các nguyên tố ánh sáng hydro và heli, được tạo ra trong Vụ nổ lớn. Nếu đúng, đây sẽ là một khám phá mang tính bước ngoặt báo hiệu sự phát hiện của một thiên hà nguyên thủy được nhìn thấy trong quá trình hình thành của nó.
Xem kích thước đầy đủ | Himiko như đã thấy với Hubble. Ba thiên hà trẻ sơ sinh được giải quyết rõ ràng, nơi chỉ có một thiên hà tồn tại trước đó. Những vật thể này cực kỳ mạnh mẽ, cho thấy chúng đang trải qua giai đoạn hình thành sao dữ dội. Tín dụng: NASA / Hubble
Ellis tóm tắt tình huống: Các nhà thiên văn học của người Do Thái thường rất phấn khích khi phát hiện thấy tín hiệu từ một vật thể. Nhưng, trong trường hợp này, nó đã không có tín hiệu từ các yếu tố nặng, đó là kết quả thú vị nhất!
Dữ liệu ALMA được lấy như một phần của chương trình khoa học ban đầu chỉ với một phần của mảng bổ sung đầy đủ cuối cùng của 66 ăng ten. Nghiên cứu trong tương lai với kính viễn vọng ALMA hoàn chỉnh và các đài quan sát trên mặt đất và không gian thế hệ tiếp theo sẽ nhìn xa hơn về thời gian, làm sáng tỏ hơn về nguồn gốc và sự tiến hóa của các ngôi sao và thiên hà đầu tiên. Kết quả được chấp nhận để công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn.
Qua NRAO