Việc khảo sát chi tiết bầu trời với dữ liệu từ quan sát của kính thiên văn không gian Hubble và nhiều đài quan sát khác giờ đây đã khiến chúng ta nhận ra vũ trụ "đông đúc" hơn nhiều so với những gì từng biết trước đây.
Các nhà thiên văn học đã đi đến một kết luận đáng ngạc nhiên rằng phần vũ trụ quan sát được của chúng ta có số thiên hà lớn hơn ít nhất là 10 lần so với con số từng được ước đoán trước đây. Số lượng thiên hà trong vũ trụ quan sát được hiện nay được cho rằng tối thiểu là 2 nghìn tỷ thiên hà.
Kết quả này có ý nghĩa rõ ràng đối với việc tìm hiểu về sự hình thành thiên hà, cũng như với một nghịch lý thiên văn cũ về việc tại sao bầu trời tối vào ban đêm.
Khi phân tích dữ liệu, nhóm nghiên cứu đứng đầu bởi Christopher Conselice ở Đại học Nottingham (Anh) thấy rằng trong thời kỳ sớm của vũ trụ, số lượng thiên hà trong không gian lớn gấp 10 lần con số được xác định ngày nay. Hầu hết các thiên hà khá nhỏ và mờ, với khối lượng chỉ tương đương các thiên hà vệ tinh chuyển động quanh Milky Way ngày nay. Khi chúng sáp nhập để tạo thành các thiên hà lớn hơn thì mật độ thiên hà trong vũ trụ giảm đi. Điều này có nghĩa là các thiên hà không được phân bố đều trong suốt lịch sử vũ trụ. Kết quả này đã được nhóm nghiên cứu công vố trên Astrophysical Journal (Tạo chí Vật lý thiên văn).
"Những kết quả này là bằng chứng mạnh mẽ cho thấy một quá trình tiến hoá lớn của thiên hà đã xảy ra suốt lịch sử vũ trụ, làm giảm mạnh số lượng thiên hà qua việc sáp nhập chúng. Nó mang lại cho chúng ta một xác nhận về toàn bộ quá trình hình thành cấu trúc của vũ trụ," Conselice giải thích.
Một trong những câu hỏi cơ bản nhất trong thiên văn học là có bao nhiêu thiên hà trong vũ trụ. Một khảo sát có tên là Hubble Deep Field (Trường nhìn sâu của Hubble) được thực hiện vào giữa những năm 1990 đã đưa ra cái nhìn đầu tiên về "dân số" của vũ trụ. Những quan sát với độ nhạy cao hơn sau đó chẳng hạn như Hubble Ultra Deep Field (Trường nhìn cực sâu) đã cho thấy sự có mặt của vô số những thiên hà mờ. Điều này dẫn tới ước tính rằng vùng vũ trụ quan sát được chứa khoảng 100 tỷ thiên hà. Nghiên cứu mới đã cho thấy rằng con số này nhỏ hơn ít nhất 10 lần con số thực tế.
Conselice và nhóm của ông đi tới kết luận này với việc sử dụng các hình ảnh chụp vào vùng sâu trong không gian của Hubble đã được công bố bởi những nhóm nghiên cứu khác. Họ chuyển đổi một cách kiên trì những hình ảnh này sang dạng 3D với mục đích đo thật chính xác số lượng thiên hà ở những giai đoạn khác nhau của vũ trụ. Ngoài ra, họ còn sử dụng các mô hình toán học cho phép ngoại suy ra sự tồn tại của các thiên hà mà thế hệ kính thiên văn ngày nay không quan sát được. Nó dẫn đến kết luận đáng ngạc nhiên rằng với số lượng thiên hà chúng ta thấy ngày nay và khối lượng của chúng, phải có tới 90% số thiên hà trong phần vũ trụ quan sát được là quá mờ và quá xa để có thể nhìn thấy với những kính thiên văn ngày nay. Vô số thiên hà nhỏ và mờ này có mặt trong thời kỳ sớm của vũ trụ và đã sáp nhập vào các thiên hà lớn hơn mà chúng ta thấy hiện nay.
"Thật đáng suy nghĩ khi mà có tới 90% số thiên hà trong vũ trụ còn chưa được nghiên cứu. Ai biết được những tính chất thú vị gì chúng ta sẽ tìm thấy khi chúng ta khám phá những thiên hà này bằng những thế hệ tính thiên văn trong tương lai? Trong tương lai gần, kính thiên văn không gian James Webb sẽ có thể nghiên cứu những thiên hà cực mờ này," Conselice nói.
Sự giảm số lượng các thiên hà theo thời gian trong lịch sử vũ trụ cũng góp phần vào việc giải quyết nghịch lý Olber. Nghịch lý này được đề ra đầu thế kỷ 19 bởi nhà thiên văn học người Đức Heinrich Wilhelm Olbers, nó đưa ra nghi vấn rằng tại sao bầu trời tối vào ban đêm khi mà vũ trụ chứa một lượng vô hạn các ngôi sao. Nhóm nghiên cứu đã đi tới kết luận rằng đúng là có một lượng cực lớn các thiên hà và theo nguyên tắc thì mỗi phần nhỏ của bầu trời đều chức một phần của một thiên hà nào đó. Tuy nhiên, ánh sáng từ các sao trong các thiên hà đến được với măt chúng ta cũng như các kính thiên văn hiện đại phải chịu những yếu tố làm giảm lượng ánh sáng biểu kiến và tia tử ngoại. Những yếu tố này là dịch chuyển đỏ do sự giãn nở của không gian - một đặc tính của vũ trụ, và sự hấp thụ ánh sáng bởi khí và bụi liên thiên hà. Kết hợp tất cả những yếu tố đó, chúng khiến cho bầu trời đêm mà chúng ta nhìn thấy luôn tối đen.
Bryan
Theo Science Daily
