Các nhà thiên văn học đã quan sát đủ xa về thời điểm rất sớm sau vụ nổ Big Bang, và đã khám phá ra khí xoáy trong một số thiên hà đầu tiên của vũ trụ. Những thiên hà này được quan sát ở thời điểm gần 13 tỷ năm trước (do chúng cách chúng ta gần 13 tỷ năm ánh sáng) có dạng như những xoáy nước, tương tự thiên hà Milky Way của chúng ta. Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học có thể xác định được chuyển động trong các thiên hà ở thời điểm sớm như vậy của vũ trụ.
Một nhóm nghiên cứu quốc tế đứng đầu bời Tiến sĩ Renske Smit ở Viện Vũ trụ học Kavli thuộc Đại học Cambridge đã sử dụng tổ hợp kính lớn thu nước sóng milimet/hạ-milimet (viết tắt là ALMA) ở Chile để mở ra một cửa sổ mới vào vũ trụ xa xôi và đã lần đầu tiên xác định được những thiên hà tạo sao bình thường ở giai đoạn rất sớm trong lịch sử vũ trụ. Kết quả nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature và sẽ được giới thiệu tại hội nghị lần thứ 231 của Hiệp hội thiên văn học Hoa Kỳ.
Ánh sáng từ các vật thể xa xôi mất nhiều thời gian để tới được Trái Đất, vì thế quan sát những vật thể cách xa hàng tỷ năm ánh sáng cho phép chúng ta nhìn ngược về quá khứ của vũ trụ và trực tiếp quan sát sự tạo thành những thiên hà sớm nhất. Tuy nhiên, vũ trụ vào thời điểm đó vũ trụ vẫn còn tràn ngập hydro trung hòa, gây khó khăn cho việc theo dõi sự tạo thành của các thiên hà đầu tiên bằng những kính thiên văn quang học.
Smit và các đồng nghiệp của bà đã sử dụng ALMA để quan sát hai thiên hà mới ra đời ở thời điểm chỉ khoảng 800 triệu năm sau Big Bang. Bằng cách phân tích quang phổ đặc trưng của bức xạ ở dải hồng ngoại dài do ALMA thu được, họ đã có thể xác lập được khoảng cách của các thiên hà đó và nhờ thế mà lần đầu tiên có thể qian sát được chuyển động của các khí bên trong chúng.
"Trước khi có ALMA, chúng tôi chưa bao giờ quan sát được sự hình thành các thiên hà chi tiết như vậy, và chúng tôi cũng chưa bao giờ có thể đo được chuyển động của khí trong những thiên hà sớm nhất Vũ trụ" - cho biết của Tiến sĩ Stefano Carniani, đồng tác giả của nghiên cứu đang làm viên tại Phòng thí nghiệm Cavendish và Viện Vũ trụ học Kavli - Đại học Cambridge.
Các nhà nghiên cứu thấy rằng khí trong những thiên hà mới hình thành này xoáy và soay tròn như chuyển động của các xoáy nước, tương tự với thiên hà của chúng ta và nhiều thiên hà khác ra đời ở giai đoạn muộn hơn nhiều của lịch sử vũ trụ. Mặc dù những thiên hà được quan sát này đều khá nhỏ - chỉ khoảng 1/5 Milky Way của chúng ta, chúng tạo sao với tốc độ cao hơn những thiên hà trẻ khác, nhưng các nhà nghiên cứu rất ngạc nhiên khi khám phá ra rằng các thiên hà đó lại không hề hỗn độn như dự đoán của họ.
"Trong vũ trụ sớm, hấp dẫn khiến cho khí di chuyển rất nhanh giữa các thiên hà, khuấy chúng lên và tạo thành rất nhiều sao mới, sau đó những vụ nổ supernova ở những ngôi sao đó lại làm khí trở nên hỗn loạn thêm," Smit nói. "Chúng tôi đã trông đợi rằng các thiên hà trẻ rất hỗn loạn do những vụ nổ ở các sao trẻ, nhưng những thiên hà nhỏ này cho thấy khả năng giữ ổn định. Và mặc dù có kích thước nhỏ, chúng đã nhanh chóng lớn lên thành một thiên hà "trưởng thành" như thiên hà của chúng ta."
Dữ liệu từ việc nghiên cứu những thiên hà nhỏ này mở đường cho những nghiên cứu lớn hơn về các thiên hà trong giai đoạn 1 tỷ năm đầu tiên của vũ trụ. Nghiên cứu này được tài trợ bởi Hội đồng khoa học Châu Âu và Hội đồng các cơ sở Khoa học và Công nghệ Anh (STFC).
Tuấn Phong
Theo Science Daily
