Lần đầu tiên các nhà thiên văn đã phát hiện ra những giai đoạn sớm nhất trong việc tạo thành một thiên hà lớn trong vũ trụ trẻ. Khám phá được thực hiện nhờ kết hợp quan sát của kính thiên văn không gian Hubble, kính thiên văn không gian Spitzer của NASA, đài quan sát không gian Herschel của ESA và đài quan sát W.M.Keck ở Hawaii.
Cái nhân lớn dần lên của thiên hà sáng lên bởi ánh sáng của hàng triệu ngôi sao mới sinh được tạo thành với tốc độ khủng khiếp. Bài báo về khám phá này được đăng trên tạp chí Nature.
Các thiên hà elip rất lớn, ít khí do toàn các sao già, và là một trong những loại thiên hà chính trong vũ trụ cùng với thiên hà xoắn và thiên hà thấu kính. Các lý thuyết hình thành thiên hà gợi ý rằng các thiên hà elip khổng lồ được tạo thành từ trong ra ngoài với một cái nhân lớn đánh dấu những giai đoạn đầu tiên của sự hình thành.
Tuy nhiên, bằng chứng cho giai đoạn tạo thành sớm này đã luôn lảng tránh các nhà thiên văn, cho tới lúc này.
Các nhà thiên văn lúc này đã xác định nhân của một thiên hà có kí hiệu GOODS-N-774, và đặt tên nó là Sparky. Nó được quan sát thấy ở thời điểm nó xuất hiện 11 tỷ năm trước, tức là chỉ 3 tỷ năm sau Big Bang.
"Quá trình hình thành cái nhân này là một hiện tượng độc nhất đối với vũ trụ sơ khai", giải thích của Erica Nelson ở đại học Yale, Mỹ, đứng đầu nhóm tác giả của bài báo khoa học công bố kế quả nghiên cứu này, "Chúng ta không còn thấy các thiên hà tạo thành theo cách này nữa. Có cái gì đó trong vũ trụ ở giai đoạn đó đã tạo nên các thiên hà theo cách mà ngày nay không thể. Chúng tôi cho rằng vũ trụ có thể tạo ra những thiên thể đặc hơn vì ngay sau Big Bang toàn bộ vũ trụ đặc hơn bây giờ. Ngày nay vũ trụ đã loãng hơn và do đó điều đó là không thể."
Mặc dù chỉ bằng một phần kích thước của Milky Way, thiên hà sơ sinh này được lấp đầy bởi các ngôi sao trẻ, nó có khói lượng khoảng gấp đôi toàn bộ thiên hà của chúng ta. Các nhà khoa học tin rằng thiên hà non trẻ này sẽ tiếp tục lớn lên và thậm chí trở thành một thiên hà elip khổng lồ. Các nhà thiên văn học cho rằng thiên hà hiếm thấy này có thể là đại diện cho một tập hợp nhiều thiên hà tương tự khó được quan sát do quá mờ nhạt bởi sự che khuất của bụi - giống như Mặt Trời trở nên đỏ và mờ hơn phía sau đám khói của một trận cháy rừng.
Cùng với việc xác định kích thước của thiên hà qua các hình ảnh của Hubble, nhóm nghiên cứu đào sâu tìm hiểu dữ liệu của Spitzer và Herschel ở bước sóng hồng ngoại dài để xem các thiên hà nhỏ tạo sao nhanh như thế nào. GOODS-N-774 tạo ra khoảng 300 sao mỗi năm.
"Qua so sánh, Milky Way tạo sao chậm hơn 30 lần so với thiên hà này - chỉ khoảng 10 sao mỗi năm", Marijin Franx ở đại học Leiden University, Hà Lan - đồng tác giả của nghiên cứu nói, "Tốc độ tạo sao này thực sự ghê gớm!"
Ngôi nhà nhỏ này chứa số sao gấp đôi số sao trong thiên hà của chúng ta, tất cả được gói gọn trong một vùng có đường kính chỉ 6.000 năm sánh sáng. Trong khi thiên hà của chúng ta, Milky Way, có đường kính 100.000 năm ánh sáng.
Các nhà thiên văn học tin rằng sự tạo sao điên cuồng này xảy ra do phần tâm thiên hà được tạo thành từ phía trong bởi giếng hấp dẫn của vật chất tối, một dạng vật chất vô hình xuất hiện trong mọi thiên hà được hình thành trong giai đoạn đầu của vũ trụ. Một dòng khí lớn chảy vào giếng hấp dẫn này gây nên sự tạo sao trong thiên hà.
"Chúng là những môi trường rất khắc nghiệt", Nelson cho biết. "Nó giống như một cái vạc thời trung cổ nung thành những ngôi sao. Có nhiều biến động và cái vạc sủi bọt. Nếu bạn ở đó, bầu trời đêm sáng rực bởi những ngôi sao trẻ, và có rất nhiều bụi, khí và tàn dư của những vụ nổ sao. Những gì xảy ra ở đó thực sự rất hấp dẫn."
Lượng khí và bụi cùng với vùng tạo sao dữ dội này có thể giải thích tại sao chúng vẫn lảng trahs các nhà thiên văn cho tới ngày nay. Những vụ nổ tạo sao tạo thành bụi, xuất hiện cùng với sự hình thành cái nhân có thể chặn một phần ánh sáng từ các ngôi sao. GOODS-N-774 chỉ có thể được nhìn thấy khi sử dụng chức năng hồng ngoại phân giải cao của Camera trường rộng thứ 3 của Hubble.
"Thiên hà này có vẻ đã tạo sao một cách điên cuồng như vậy trong hơn một tỷ năm," Franx bổ sung.
"Chúng tôi đã để ý thấy nó rất hoạt động trong cuộc đời nó. Một thời gian ngắn sau giai đoạn chúng tôi quan sáy, chúng tôi nghĩ nhân này sẽ dừng tạo sao, và các thiên hà nhỏ hơn sẽ nhập vào nó trong 10 tỷ năm tiếp theo cho tới khi nó mở rộng mạnh mẽ về kích thước. Nó sẽ giống như một trong những thiên hà elip khổng lồ và bình yên chúng ta thấy ngày nay."
"Chúng tôi đã tìm kiếm thiên hà này trong nhiều năm, và thật thú vị cuối cùng đã tìm thấy nó", Dokkum nói, "Thách thức lớn là hiểu được những bản chất vật lý chi phối sự tạo thành của những đối tượng này. Kính thiên văn không gian James Webb, kế nhiệm của Hubble, sẽ giúp chúng tôi tìm thấy câu trả lời".
Bryan (VACA)
Theo Space Daily
