Những vật thể trong vũ trụ xa xôi rất nhỏ và khó nhìn thấy trừ khi chúng nằm phía sau một chiếc "kính phóng đại" của vũ trụ. Đó chính xác là trường hợp của MACS 2129-1 – thiên hà được phóng đại bởi hiện tượng thấu kính hấp dẫn nhờ một cụm thiên hà lớn phía trước.
Bằng cách sử dụng kính thiên văn không gian Hubble, các nhà thiên văn đã có thể nhìn thoáng qua vật thể bất thường này và quan sát thấy nó là một thiên hà già đã “chết” và đã ngưng quá trình tạo sao mới chỉ vài tỉ năm sau Big Bang. Thiên hà này không chỉ đã kết thúc quá trình tạo sao sớm hơn dự kiến mà còn có dạng như một chiếc đĩa chứ không phải là một quả cầu mờ chứa đầy sao mà các nhà thiên văn cho rằng họ sẽ nhìn thấy.
Kết quả nghiên cứu đăng trong số ra ngày 22 tháng 6 của tạp chí Nature đã mô tả một thiên hà có kích thước bằng một nửa Milky Way nhưng lại nặng gấp 3 lần. Đĩa đặc chứa các sao đỏ và già đang quay rất nhanh với tốc độ gấp 2 lần so với chuyển động của các sao quanh thiên hà của chúng ta. Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra nó nhờ hiện tượng gọi là thấu kính hấp dẫn. Hiện tượng này xảy ra khi một vật thể lớn (chẳng hạn như một cụm thiên hà) bẻ cong ánh sáng từ một vật thể xa xôi hơn khi ánh sáng này trên đường đến Trái Đất. Thấu kính hấp dẫn phóng đại hình ảnh chúng ta nhìn thấy trên bầu trời và điều này cho phép các nhà nghiên cứu thăm dò những giai đoạn rất sớm của vũ trụ mà không thể giải quyết được bằng các công cụ hiện đại ngày nay.
Dựa trên các dữ liệu lưu trữ từ khảo sát các cụm thiên hà thấu kính và supernova do kính Hubble thực hiện (khảo sát CLASH), nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng có thể đo được độ tuổi các sao, tổng khối lượng sao và tốc độ tạo sao của thiên hà này.
Những gì họ tìm thấy khá khó hiểu.
Trong bức tranh hiện tại của chúng ta về sự hình thành thiên hà thì những thiên hà hình đĩa (như Milky Way của chúng ta) trong vũ trụ sơ khai tạo sao trong suốt thời gian còn trẻ của chúng. Những thiên hà này có màu xanh bởi các sao trẻ và sáng trước khi nó tiến hóa thành các thiên hà elip chứa những ngôi sao “đỏ và đã chết” trong vũ trụ của chúng ta. Quá trình chuyển đổi này được cho là xảy ra thông qua việc sáp nhập mà qua đó, một cách gẫu nhiên, quỹ đạo của các sao chuyển thành dạng elip. Do đó, các thiên hà lớn và già hơn sẽ có dạng những quả cầu elip chứa các ngôi sao chứ không phải dạng đĩa phức tạp.
Như vậy, một thiên hà hình đĩa trong vũ trụ sơ khai tiến hóa từ giai đoạn tạo sao sang ngay giai đoạn chết mà không có sự sáp nhập như MACS 2129-1 đã thách thức quan niệm của chúng ta về thiên hà.
Nhà nghiên cứu chính Sune Toft thuộc Trung tâm Vũ trụ tối tại viện Niels Borh thuộc đại học Copenhagen trong một thông cáo báo chí đã nói: “Cái nhìn mới mẻ và thấu đáo này có thể buộc chúng ta phải nghĩ lại toàn thể bối cảnh vũ trụ về cách mà các thiên hà bị dừng tạo sao sớm và tiến hóa thành các thiên hà cục bộ dạng elip.”
Điều gì đã khiến thiên hà này dừng tạo sao quá sớm trong khi vẫn giữ được hình dạng đĩa của nó? Nguyên nhân chính xác vẫn chưa được biết, nhưng một số khả năng có thể xảy ra nhất là có một lỗ đen siêu nặng ở trung tâm nó đang hoạt động tích cực hoặc những dòng khí lạnh chảy vào thiên hà. Một trong hai điều này có thể ngăn việc các ngôi sao mới được hình thành.
Hiện tại, MACS 2129-1 là thiên hà duy nhất trong loại của nó không tuân theo khuôn mẫu. Nhưng điều đó có thể xuất phát từ một sự thật là các nhà thiên văn đã từ lâu giả định rằng các thiên hà chết ở xa trông giống như những bản sao khác của chúng trong vùng vũ trụ địa phương. Vì những thiên hà xa xôi này rất khó có thể quan sát mà không có những sự kiện tình cờ như hiện tượng thấu kính đã đưa sự chú ý của các nhà thiên văn đến thiên hà MACS 2129-1 nên những giả thuyết này có thể không chính xác.
“Có lẽ chúng ta đã mù quáng tin vào sự thật rằng những thiên hà “chết” sớm có thể thật sự có dạng đĩa đơn giản chỉ vì chúng ta không thể phân tích những bí ẩn về chúng”, Toft nói.
Nhóm của Toft hi vọng rằng với sự ra mắt của kính thiên văn không gian James Webb, họ sẽ có thêm một công cụ mạnh mẽ hơn để quan sát các vật thể xa xôi mà khó có thể phân tích nếu chỉ dựa vào thấu kính hấp dẫn. Một số lượng nhiều mẫu thiên hà như MACS 2129-1 sẽ cho các nhà thiên văn biết quan niệm của họ về sự hình thành và tiến hóa của thiên hà cần phải được hiệu chỉnh, cũng như việc cung cấp thêm manh mối về nguyên nhân những thiên hà này ngừng tạo sao đột ngột như vậy.
Mỹ Linh
Theo Astronomy
