Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu một thiên hà sớm với chi tiết chưa từng có và xác định một số tính chất quan trọng như kích thước, khối lượng, hàm lượng các nguyên tố và đã xác định thiên hà hình thành các ngôi sao mới nhanh như thế nào.
Các thiên hà ban đầu của vũ trụ rất khác với các thiên hà ngày nay. Sử dụng các nghiên cứu chi tiết mới được thực hiện với Kính thiên văn rất lớn ESO và Kính thiên văn vũ trụ Hubble, các nhà nghiên cứu, bao gồm các thành viên của Viện Niels Bohr, đã nghiên cứu một thiên hà sớm với chi tiết chưa từng có và xác định một số tính chất quan trọng như kích thước, khối lượng, nội dung về các yếu tố và đã xác định thiên hà hình thành sao nhanh như thế nào. Kết quả được công bố trên tạp chí khoa học, Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia.
Thiên hà là một đối tượng hấp dẫn sâu sắc. Hạt giống của các thiên hà là sự dao động lượng tử trong vũ trụ từ rất sớm và do đó, sự hiểu biết về các thiên hà liên kết các quy mô lớn nhất trong vũ trụ với nhỏ nhất. Johan Fynbo, giáo sư tại Trung tâm vũ trụ học tối tại Viện Niels Bohr thuộc Đại học Copenhagen, giải thích rằng chỉ trong các thiên hà, khí có thể trở nên lạnh và đủ đậm đặc để tạo thành các ngôi sao và thiên hà.
Chuẩn tinh là một trong những vật thể sáng nhất trong vũ trụ và có thể được sử dụng làm ngọn hải đăng để nghiên cứu vũ trụ giữa các quasar và Trái đất. Tại đây, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một thiên hà nằm trước quasar và bằng cách nghiên cứu các vạch hấp thụ trong ánh sáng từ chuẩn tinh, họ đã đo được thành phần nguyên tố trong thiên hà rất chi tiết, mặc dù thực tế là chúng ta đang tìm kiếm. 11 tỷ năm trở lại thời gian. Đồ họa: Chano Birkelind
Thời kỳ đầu trong vũ trụ, các thiên hà được hình thành từ những đám mây khí lớn và vật chất tối. Khí là nguyên liệu thô vũ trụ cho sự hình thành của các ngôi sao. Bên trong các thiên hà, khí có thể hạ nhiệt từ hàng ngàn độ mà nó có bên ngoài các thiên hà. Khi khí được làm mát, nó trở nên rất đậm đặc. Cuối cùng, chất khí nhỏ gọn đến mức nó sụp đổ thành một quả bóng khí nơi mà lực hấp dẫn làm nóng vật chất, tạo ra một quả bóng khí phát sáng - một ngôi sao được sinh ra.
Chu kỳ của sao
Trong phần bên trong nóng đỏ của các ngôi sao lớn, hydro và heli tan chảy với nhau và tạo thành các nguyên tố nặng đầu tiên như carbon, nitơ, oxy, tạo thành magiê, silicon và sắt. Khi toàn bộ lõi đã được chuyển đổi thành sắt, không thể rút thêm năng lượng và ngôi sao chết vì một vụ nổ siêu tân tinh. Mỗi khi một ngôi sao khổng lồ cháy hết và chết đi, nó sẽ phóng các đám mây khí và các nguyên tố mới hình thành ra ngoài không gian, nơi chúng tạo thành các đám mây khí ngày càng dày đặc hơn và cuối cùng sụp đổ để tạo thành các ngôi sao mới. Những ngôi sao ban đầu chỉ chứa một phần nghìn các nguyên tố được tìm thấy trong Mặt trời ngày nay. Theo cách này, mỗi thế hệ của các ngôi sao trở nên ngày càng giàu hơn trong các yếu tố nặng.
Trong các thiên hà ngày nay, chúng ta có rất nhiều ngôi sao và ít khí hơn. Trong các thiên hà đầu tiên, có rất nhiều khí và ít sao.
Chúng tôi muốn hiểu rõ hơn về lịch sử tiến hóa vũ trụ này bằng cách nghiên cứu các thiên hà rất sớm. Chúng tôi muốn đo kích thước của chúng lớn như thế nào, cân nặng của chúng và các ngôi sao và các nguyên tố nặng được hình thành nhanh như thế nào, Chuyên giải thích Johan Fynbo, người đã dẫn đầu nghiên cứu cùng với Jens-Kristian Krogager, nghiên cứu sinh tại Trung tâm vũ trụ học tối tại Niels Bohr Học viện.
Tiềm năng sớm hình thành hành tinh
Nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu một thiên hà nằm ở khoảng. 11 tỷ năm trở lại trong thời gian rất chi tiết. Đằng sau thiên hà là một quasar, đó là một lỗ đen hoạt động sáng hơn cả một thiên hà. Sử dụng ánh sáng từ chuẩn tinh, họ đã tìm thấy thiên hà bằng kính viễn vọng khổng lồ, VLT ở Chile. Lượng khí lớn trong thiên hà trẻ chỉ đơn giản là hấp thụ một lượng lớn ánh sáng từ quasar nằm phía sau nó. Tại đây, họ có thể ’thấy được (tức là thông qua sự hấp thụ) các phần bên ngoài của thiên hà. Hơn nữa, sự hình thành sao hoạt động làm cho một số khí phát sáng, do đó nó có thể được quan sát trực tiếp.
Trong hình ảnh bên trái, quasar được xem là nguồn sáng ở trung tâm, trong khi thiên hà hấp thụ, nằm ở phía trước chuẩn tinh, được nhìn thấy ở bên trái và hơi phía trên chuẩn tinh. Trong hình ảnh bên phải, hầu hết ánh sáng từ chuẩn tinh được loại bỏ để thiên hà được nhìn rõ hơn. Khoảng cách giữa tâm thiên hà và điểm là ánh sáng từ các quasar là xấp xỉ. 20.000 năm ánh sáng, ít hơn một chút so với khoảng cách giữa Mặt trời và trung tâm của Dải Ngân hà.
Với Kính viễn vọng Không gian Hubble, họ cũng có thể nhìn thấy các ngôi sao hình thành gần đây trong thiên hà và họ có thể tính được có bao nhiêu ngôi sao có liên quan đến tổng khối lượng, bao gồm cả sao và khí. Bây giờ họ có thể thấy rằng tỷ lệ tương đối của các nguyên tố nặng hơn giống nhau ở trung tâm thiên hà như ở các phần bên ngoài và nó cho thấy các ngôi sao được hình thành sớm hơn ở trung tâm thiên hà làm cho các ngôi sao ở phần bên ngoài nặng hơn các yếu tố.
Bằng cách kết hợp các quan sát từ cả hai phương pháp - hấp thụ và phát xạ - chúng tôi đã phát hiện ra rằng các ngôi sao có hàm lượng oxy tương đương. 1/3 hàm lượng oxy Sun Sun. Điều này có nghĩa là các thế hệ sao trước đó trong thiên hà đã tạo ra các nguyên tố khiến nó có thể hình thành các hành tinh như Trái đất 11 tỷ năm trước, Hồi kết luận Johan Fynbo và Jens-Kristian Krogager.
Thông qua Đại học Copenhagen