Thuật ngữ “thấu kính hấp dẫn” đã trở nên khá phổ biến. Hiệu ứng này xảy ra khi ánh sáng từ vật thể nền (chẳng hạn như một thiên hà) được khuếch đại và sáng lên khi nó gặp phải một trường hấp dẫn lớn (chẳng hạn như một cụm thiên hà) trên đường đi tới Trái Đất. Thấu kính hấp dẫn có thể giúp chúng ta nhìn thấy những vật thể không thể nhìn thấy được và mở ra một cánh cửa để nhìn sâu vào vũ trụ xa xôi. Điều này cũng cho thấy thấu kính hấp dẫn cũng là nguyên nhân lý giải cho việc chúng ta nhìn thấy rất nhiều, thậm chí tát cả những thiên hà hồng ngoại sáng nhất trên bầu trời.
James Lowenthal thuộc Đại học Smith đã đưa ra một thông báo vào thứ ba tuần trước tại một cuộc họp báo trong hội nghị lần thứ 230 của Hiệp hội Thiên văn Hoa Kỳ diễn ra tại Austin, Texas. Lowenthal và cộng sự quan tâm đến việc nghiên cứu các thiên hà được gọi là những thiên hà hồng ngoại cực sáng (ULIRG). Những thiên hà này đang trải qua sự bùng nổ tạo sao trong vũ trụ xa. Tuy nhiên, sự hình thành sao tạo nên bụi vũ trụ và vì những thiên hà này chứa đầy bụi nên phần lớn ánh sáng biểu kiến bị bụi hấp thụ và tái bức xạ ở bước sóng dài hơn - sóng hồng ngoại. Hiểu được tại sao những thiên hà này đang trải qua quá trình tạo sao dữ dội như vậy là điều quan trọng để dựng nên một bức tranh hoàn chỉnh hơn về sự tiến hóa của thiên hà theo thời gian.
Nhóm của Lowenthal đã bắt đầu với dữ liệu từ vệ tinh Planck – vệ tinh được phóng lên để vẽ bản đồ của nền vi sóng vũ trụ còn sót lại từ vụ nổ Big Bang. Tuy nhiên, vì vệ tinh này quan sát bầu trời trong bước sóng hồng ngoại và hạ milimet nên nó cũng có thể phát hiện những thiên hà hồng ngoại sáng. Từ dữ liệu này, nhóm nghiên cứu của Lowenthal đã tập hợp được 31 đối tượng điển hình trong số các nguồn sáng nhất – những thiên hà trong số “những thiên hà hồng ngoại rất sáng trong vũ trụ”, Lowenthal nói trong buổi họp báo. Những nguồn này là những thiên hà đang tạo sao tồn tại vào khoảng 8 đến 11,5 tỉ năm trước, chúng tạo ra sao với tốc độ gấp 1.000 lần hoặc hơn so với tốc độ hình thành sao hiện tại của Milky Way (khoảng một khối lượng Mặt Trời mỗi năm). Trên thực tế, chúng đang hoạt động tích cực đến nỗi “chúng không chỉ là ULIRG mà gấp 10 hoặc 100 lần so với ngưỡng của ULIRG”, Lowenthal nói. “Chúng thật sự là những vật thể sáng nhất mà chúng ta từng biết”.
Nhóm nghiên cứu tiếp tục theo dõi bằng cách xem dữ liệu thu thập bởi Đài quan sát không gian Herschel của ESA và tổ hợp kính lớn VLA. Cuối cùng, họ sử dụng kính thiên văn lớn quan sát bước sóng milimet (LMT) để quan sát các thiên hà và đo khoảng cách của chúng.
Vì quan sát ở bước sóng dài làm giảm độ phân giải hay độ sắc nét của dữ liệu nên nhóm nghiên cứu vẫn còn thiếu thông tin về bản chất của những thiên hà này. Đặc biệt là vẫn còn khó khăn để lý giải cho sự tạo sao với tỷ lệ cao như vậy nên họ đã chuyển sang sử dụng kính Hubble. Trong khi những thiên hà ULIRG không phát ra nhiều ánh sáng quang học do bị che khuất bởi bụi thì chúng vẫn hoạt động mạnh và bức xạ nhiều đủ để Hubble có thể quan sát được.
Hiện tại 11 trong số 31 thiên hà đã được chụp bởi Hubble và kết quả thật đáng kinh ngạc: những thiên hà này đều được qua thấu kính hấp dẫn. “Chúng đã khiến chúng tôi hết sức ngạc nhiên”, Lowentheal nói. “Đây thực sự là một hộp kho báu với những hình ảnh mới mẻ. Và nhìn từ bức này đến bức khác, bạn sẽ thấy… rất nhiều thấu kính hấp dẫn.”
Điều này có nghĩa là gì? Các thiên hà này đều sáng hơn và lớn hơn bởi sự hiện diện của cụm thiên hà có khối lượng khổng lồ giữa ULIRG và Trái Đất. Ít nhất tám bức ảnh đã cho thấy các vòng Einstein - một thấu kính giả có thể làm nhòe thiên hà ở xa thành một hình dạng tròn. Lowenthal so sánh nó với việc nhìn một ngọn nến qua một ly rượu cầm theo chiều dọc. Nếu ly nghiêng vừa phải, hình ảnh ngọn nến sẽ nhòe thành hình tròn.
Lowenthal cho biết: “Chúng tôi đã bổ sung đáng kể vào danh sách các thấu kính hấp dẫn nổi tiếng mà thậm chí không cần phải cố gắng. Chúng tôi đã không đặt ra mục tiêu tìm thấy những thấu kính hấp dẫn mà là để nghiên cứu những thiên hà bùng nổ tạo sao chứa nhiều bụi ở xa. Nhưng hóa ra những thiên hà sáng nhất đều qua thấu kính hấp dẫn."
Những hình ảnh này cũng cho thấy “chi tiết hơn đáng kể” so với những hình ảnh chụp bằng các thiết bị khác. Mặc dù hình ảnh tạo bởi thấu kính hấp dẫn có méo mó thì nhóm nghiên cứu của Lowenthal vẫn có thể sử dụng những hình ảnh mới và rõ ràng hơn để tái tạo lại hình ảnh các thiên hà. Việc này “nhằm phục hồi lại hình dạng thật và bản chất của những thiên hà nền. Chúng ta có thể làm điều này với độ chính xác tốt hơn chúng ta có thể làm trước đây”, Lowenthal nói.
Chi tiết chưa từng có này sẽ cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tạo sao ở qui mô nhortrong các thiên hà, với phạm vi chỉ 10 đến 100 năm ánh sáng. Hiện tại, có hai giả thuyết về sự bùng nổ tạo sao trong vũ trụ xa xôi: sự hợp nhất giữa các thiên hà kích thích vật chất hình thành nên sao và khí lạnh tràn vào thiên hà từ môi trường liên thiên hà đã dẫn đến sự hình thành sao. Ở các thiên hà gần nhau thì giả thuyết đầu là nguyên nhân hình thành sao nhưng ở những thiên hà cách xa hơn thì câu hỏi vẫn còn đó. Thông tin cần thiết để phân biệt giữa hai giả thuyết này có thể được tìm thấy bên trong những thiên hà được quan sát qua thấu kính này.
Lowenthal kết luận tại cuộc họp báo bằng cách cho những người tham dự thấy sơ qua vài hình ảnh mới nhất mà ông đã nhận được trong thời gian ông tham gia hội nghị. Và cũng như những hình ảnh khác ông đã đưa ra: “Đó là một bức ảnh khác”, ông nói khi hình ảnh xuất hiện trên màn hình để xác nhận nó: “Nó là một thấu kính hấp dẫn ngoạn ngục”.
Mỹ Linh
Theo Astronomy
