Các nhà thiên văn học từ Viện Vũ trụ học máy tính (ICC) tại Đại học Durham và Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian đã tìm ra bằng chứng cho thấy các thiên hà mờ nhất đang quyển động quanh Milky Way nằm trong số những thiên hà đầu tiên hình thành trong vũ trụ.
Các nhà khoa học đã mô tả phát hiện này là một điều "cực kỳ thú vị" bởi việc phát hiện ra một số thiên hà sớm nhất vũ trụ đang chuyển động quanh Milky Way "tương đương với việc phát hiện ra những con người đầu tiên sống trên Trái Đất."
Phát hiện của nhóm nghiên cứu gợi ý rằng các thiên hà bao gồm Sehue-1, Bootes I, Tucana II và Ursa Major I trên thực tế nằm trong số những thiên hà đầu tiên được hình thành trong lịch sử hơn 13 tỷ năm của vũ trụ.
Khi vũ trụ có tuổi khoảng 380.000 năm, những nguyên tử đầu tiên đã hình thành. Đó là những nguyên tử hydro - nguyên tố đơn giản nhất trong bảng tuần hoàn. Những nguyên tử này tập hợp lại trong những đám mây và bắt đầu lạnh đi, rồi định cư trong các đám hay các "quầng" vật chất tối nhỏ - loại vật chất đã ra đời từ Big Bang.
Pha lạnh đi này được gọi là thời kỳ tối của vũ trụ, kéo dài khoảng 100 triệu năm. Cuối cùng, khí đã lạnh đi trong các quầng trở nên bất ổn định và bắt đầu tạo thành các sao - những cấu trúc đó là những thiên hà đầu tiên của vũ trụ.
Với sự hình thành các thiên hà đầu tiên, vũ trụ sáng lên và thời kỳ tối kết thúc.
Tiến sĩ Sownak Bose ở Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian cùng Tiến sĩ Alis Deason và Giáo sư Carlos Frenk ở ICC đã xác định được hai nhóm thiên hà vệ tinh chuyển động quỹ đạo quanh Milky Way.
Nhóm đầu tiên là những thiên hà rất mờ đã hình thành trong thời kỳ tối. Nhóm thứ hai là các thiên hà sáng hơn một chút đã hình thành ở giai đoạn muộn hơn nhóm đầu tiên khoảng vài trăm triệu năm, khi hydro ion hóa bởi bức xạ tử ngoại cực mạnh phát ra từ các sao đầu tiên đã có đủ thời gian để lạnh đi trong các quầng vật chất tối lớn hơn.
Đáng chú ý là, nhóm nghiên cứu đã tìm ra rằng một mô hình hình thành thiên hà mà họ đã phát triển trước đây hoàn toàn khớp với dữ liệu thu được, cho phép họ suy ra được thời điểm hình thành của các thiên hà vệ tinh.
Phát hiện này đã được công bố trên Astrophysical Journal.
Giáo sư Carlos Frenk - Giám đốc của ICC - cho biết: "Tìm thấy một số thiên hà sớm nhất vũ trụ chuyển động quanh Milky Way tương đương với việc tìm ra những người đầu tiên sống trên Trái Đất. Đó là điều cực kỳ thú vị. Phát hiện của chúng tôi hỗ trợ mô hình hiện tại về tiến hóa vũ trụ - mô hình lambda-vật chất tối lạnh" mà trong đó các hạt cơ bản tạo thành vật chất tối chi phối tiến hóa của vũ trụ."
Bức xạ tử ngoại cực mạnh phát ra từ các thiên hà đầu tiên phát vỡ các nguyên tử hydro còn lại bằng cách ion hóa chúng (tách electron của chúng khỏi nguyên tử), khiến hydro khó lạnh đi để tạo thành các sao mới. Quá trình hình thành thiên hà bị dừng lại và không có thiên hà mới được hình thành trong khoảng 1 tỷ năm tiếp theo.
Cuối cùng, các quầng vật chất tối trở nên quá lớn khiến ngay cả khí ion hóa cũng có thể lạnh đi. Sự hình thành thiên hà lại tiếp tục và kết quả là những thiên hà rất sáng như Milky Way của chúng ta.
Tiến sĩ Sownak Bose cho biết: "Một khía cạnh hấp dẫn của nghiên cứu này là nó làm nổit bật sự tương hỗ giữa các dự đoán của mô hình lý thuyết với dữ liệu thực tế. Một thập kỷ trước, những thiên hà mờ nhất ở gần Milky Way đã được quan sát. Với việc nâng cao độ nhạy của các thiết bị tìm kiếm thiên hà hiện tại cũng như trong tương lai, cả một kho tàng các thiên hà nhỏ nhất sẽ được đưa ra ánh sáng, cho phép chúng tôi kiểm tra các mô hình ký thuyết trong những điều kiện mới."
Theo Tiến sĩ Alis Deason thì "Đây là một ví dụ tuyệt vời về cách mà các quan sát những thiên hà lùn nhỏ nhất nằm ngay gần Milky Way của chúng ta có thể được sử dụng để nghiên cứu về vũ trụ sớm."
Tuấn Phong
Theo Science Daily
