Phát hiện đám bụi sao lâu đời nhất trong một thiên hà xa xôi

Nhà vật lý thiên văn Nicolas Laporte của ĐH London và các đồng nghiệp đã phát hiện đám bụi trong một thiên hà được xem như đó là khi vũ trụ chỉ mới 600 triệu năm tuổi.

“Có lẽ chúng tôi nhìn thấy những bụi sao đầu tiên của vũ trụ”, Laporte nói. Các quan sát, được công bố online vào ngày 8/3 trên Astrophysical Journal Letter, có thể giúp các nhà khoa học hiểu biết thêm về giai đoạn đầu gọi là quá trình ion hóa (reioniazation)-khi bức xạ tia cực tím loại bỏ electron từ nguyên tử hydro.

“Các đám bụi có rất nhiều ở những thiên hà gần hoặc xa nhưng cho đến gần đây, vẫn rất khó để phát hiện các đám bụi ở những vũ trụ hình thành ngay sau vụ nổ lớn”, nhà vật lý thiên văn Michal Michalowski,nhà nghiên cứu vật lý thiên văn thuộc ĐH Edinburgh nói.

Thiên hà này được gọi là A2744, nằm phía sau cụm thiên hà Abell 2744. Cụm thiên hà này hoạt động như một thấu kính hấp dẫn, phóng to và làm sáng ánh sáng của thiên hà xa xôi. Laporte và các đồng nghiệp đã quan sát thiên hà với các kính thiên văn ALMA ở Chile nơi đã phát hiện ra đám bụi.

Bụi trong thiên hà xa xôi này hình thành từ các vụ nổ của những ngôi sao khổng lồ-những ngôi sao xuất hiện sớm nhất trong vũ trụ. Các nhà thiên văn học ước tính các ngôi sao đầu tiên hình thành khoảng 400 triệu năm sau vụ nổ Big Bang, vụ nổ xảy ra cách đây 13,8 tỷ năm. Laporte và các đồng nghiệp ước tính rằng đám bụi A2744-YD4, 600 triệu năm sau vụ nổ Big Bang, nặng gấp 6 tỉ lần khối lượng của mặt trời. “Điều này có nghĩa rằng,vụ nổ siêu tân tinh có thể tạo ra một lượng bụi lớn rất nhanh” ông Michalowski nói.

Laporte và các đồng nghiệp cũng phát hiện điện tích dương, ion hóa, nguyên tử oxy và một dấu hiệu của hydro, cho thấy khí của thiên hà bị ion hóa.

Quá trình ion hóa của vụ trụ hoàn toàn khởi động lại vụ trụ để ion hóa chứ không phải các nguyên tử trung hòa lan tràn khắp không gian. Hiểu được sự chuyển đổi này từ các nguyên tử trung hòa sang các nguyên tử ion hóa cho chúng ta manh mối về cách các ngôi sao và thiên hà hình thành và phát triển trong vũ trụ sơ khai.Tìm ra oxy ion hóa ở trong một thiên hà như vậy “cung cấp bằng chứng cho thấy ít nhất một phần nhỏ của quá trình ion hóa vũ trụ là do các thiên hà như A2744-YD4”, ông Michalowski nói.

Việc tìm ra bụi trong vũ trụ xa xôi đưa ra một lộ trình mới để xác định thiên hà sớm nhất được hình thành khi nào, dựa trên sự phong phú của oxy, silic và các nguyên tố nặng khác mà chúng chứa. Càng ít nguyên tố nặng thì thiên hà càng trẻ.

Việc phát hiện ra oxy bị ion hóa cũng có thể là một dấu hiệu của một hố đen ẩn nấp ở trung tâm của A2744-YD4. Oxy bị ion hóa được nhìn thấy bởi tín hiệu phát ra theo bước sóng milimet-có thể khó tạo ra từ các ngôi sao nóng trẻ. Một nguồn phóng xạ ion mạnh khác, chẳng hạn như một lỗ đen, có thể cần để giải thích cho dấu hiệu này.

Quang Thiên (Theo Science News)