Các kính thiên văn không gian Hubble và Spiter đã kết hợp để có được bức ảnh về một thiên hà rất nhỏ và xa qua việc ứng dụng hiệu ứng thấu kính hấp dẫn.
Với sự hỗ trợ của các kính thiên văn hiện đại và thấu kính hấp dẫn, NASA đã chụp được một bức ảnh về thiên hà SPT0615-JD - thiên hà xa nhất từng được chụp qua camera. Thiên hà cổ xưa này đã có mặt từ giai đoạn sơ sinh của vũ trụ - khi vũ trụ mới khoảng 500 triệu tuổi. Mặc dù chúng ta đã từng thấy những thiên hà khác ở giai đoạn này, chúng ta vẫn chưa từng có khả năng thu được những hình ảnh chi tiết về chúng vì khoảng cách quá xa. Những thiên hà xa như vậy thường chỉ như những chấm đỏ không thể nhận biết. Nhưng nhờ có thấu kính hấp dẫn, các nhà nghiên cứu đã có thể thu được hình ảnh rõ nét của SPT0615-JD.
Thấu kính hấp dẫn xảy ra khi hấp dẫn của một vật thể rất lớn phía trước làm cong không gian giống như một thấu kính khổng lồ trong vũ trụ, khiến cho những vật thể ở xa hơn trở nên sáng hơn và rõ nét hơn khi ánh sáng của chúng đi qua vật thể đóng vai trò thấu kính trước khi tới Trái Đất.
Vì SPT0615-JD nằm ngay phía sau trường hấp dẫn của một cụm thiên hà nằm phía trước (giữa nó và Trái Đất), các nhà nghiên cứu đã có thể quan sát được nó với độ chi tiết cao hơn nhiều so với khi không có hiệu ứng này. Tuy nhiên, trường hấp dẫn đóng vai trò thấu kính cũng có thể làm biến dạng đối tượng được quan sát, khiến nó bị kéo giãn ra giống như một đường cong nhỏ.
Các nhà nghiên cứu từ lâu đã sử dụng thấu kính hấp dẫn để tìm kiếm các thiên hà vốn không thể được xác định bằng các kính thiên văn và đài quan sát thông thường. Nhưng theo Brett Salmon, tác giả chính của phát hiện này và là nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Viện khoa học kính thiên văn không gian, thì "chưa từng có thiên hà nào được phát hiện ở khoảng cách lớn như vậy lại có thể cho bạn những thông tin mà hình ảnh này mang lại. Bằng cách phân tích các hiệu ứng do thấu kính hấp dẫn gây ra trong hình ảnh này, chúng tôi có thể xác định hình dạng và kích thước thực tế của thiên hà."
Nguyên lý của hiện tượng thấu kính hấp dẫn. Nguồn hình ảnh: Từ điển Thiên văn học và Vật lý thiên văn.
Các cuộc khảo sát của Hubble và Spitzer thực hiện dựa trên thấu kính hấp dẫn để theo dõi giai đoạn sơ khai của vũ trụ đã kiểm tra 41 cụm thiên hà lớn ở bước sóng hồng ngoại. Khi họ nghiên cứu cụm SPT-CL J0615-5746, họ phát hiện ra thiên hà nhỏ và xa xôi này. Khi Salmon nhìn thấy đường cong này trong hình ảnh thu được, ông đã thốt lên: "Oh, wow! Tôi nghĩ chúng ta đang thấy gì đó!".
Phân tích sơ bộ của Salmon dựa trên dữ liệu của Hubble và Spitzer ước tính rằng hình ảnh này đã chụp thiên hà nêu trên ở thời điểm khoảng 13,3 tỷ năm trước, tức là chỉ nửa tỷ năm sau Big Bang. Nó cũng gợi ý rằng SPT0615-JD có khối lượng tối đa là 3 tỷ lần Mặt Trời - tức là khoảng 1/100 khối lượng của thiên hà Milky Way, với đường kính không quá 2.500 năm ánh sáng. Để tiện so sánh, Milky Way - thiên hà nơi chúng ta sống - có đường kính khoảng 100.000 năm ánh sáng. Những số liệu này cho thấy đây là một thiên hà điển hình của các thiên hà trẻ hình thành sớm sau Big Bang.
Mặc dù Hubble có thể phát hiện những thiên hà như vậy nhưng việc đó tỏ ra khó khăn. Nó sẽ trở nên dễ dàng hơn khi kính thiên văn không gian James Webb của NASA đi vào hoạt động thời gian tới đây. Thiết bị quang phổ hiện đại của nó sẽ cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu những thiên hà xa xôi với độ chi tiết cao hơn nhiều, qua đó có được cái nhìn chi tiết hơn về sự hình thành của sao và thiên hà trong vũ trụ sơ khai.
Bryan
Theo Astronomy
