Các nhà thiên văn đã xác định được thứ mà họ gọi là những thiên hà "rò rỉ", có thể là tác nhân gây ra kỷ nguyên biến đổi lớn cuối cùng của vũ trụ, làm ion hóa khí trung hòa liên sao.
Hàng tỷ năm trước, vũ trụ của chúng ta nhỏ hơn và nóng hơn ngày nay rất nhiều. Vào thời điểm rất sớm, nó đã nhỏ và nóng tới mức toàn bộ nằm ở trạng thái plasma - trạng thái mà các electron không liên kết trực tiếp với hạt nhân của các nguyên tử. Nhưng khi vũ trụ đạt khoảng 380.000 năm tuổi, nó lạnh đi hiến các electron tái tổ hợp vào hạt nhân, tạo thành một món súp chứa đầy các nguyên tử trung hòa.
Tuy nhiên, các quan sát về vũ trụ ngày nay cho thấy hầu hết vật chất trong vũ trụ không trung hòa. Phải có thứ gì đó đã xảy ra trong hàng tỷ năm để biến khí trung hòa trong vũ trụ thành dạng ion hóa. Các nhà thiên văn gọi đó là kỷ nguyên tái ion hóa và ước đoán rằng nó xảy ra sau Big Bang khoảng vài trăm triệu năm, tuy nhiên họ chưa biết rõ cách mà quá trình này xảy ra.
Một trong những cuộc tranh luận lớn nhất trong vũ trụ học hiện đại là nguồn gốc của tái ion hóa. Một giả thuyết cho rằng các quasar là nguyên nhân. Quasar là những lõi thiên hà cực sáng, bao quanh những lỗ đen siêu nặng và phát ra năng lượng khổng lồ dưới dạng bức xạ. Bức xạ mạnh mẽ này dễ dàng tấn công khí trong khắp vũ trụ và làm ion hóa chúng. Nhưng vấn đề với giả thuyết này là các quasar khá hiếm, vì thế chúng khó mà làm như vậy với toàn bộ thể tích của vũ trụ.
Một giả thuyết khác là các thiên hà trẻ có quá trình tạo sao mạnh mẽ là nguyên nhân của việc này. Trong kịch bản này, quá trình ion hóa khí trung hòa dễ dàng diễn ra trong khắp vũ trụ hơn. Mỗi thiên hà đơn lẻ chỉ có khả năng ion hóa khí của nó và khu vực lân cận, nhưng vì có rất nhiều thiên hà cùng làm việc đó nên nó có thể tái ion hóa toàn bộ vũ trụ. Nhưng cách duy nhất để việc đó thực sự xảy ra là có đủ bức xạ năng lượng cao rò rỉ khỏi các thiên hà vào môi trường xung quanh.
Một nhóm các nhà thiên văn học đã sử dụng kính thiên văn không gian James Webb để điều tra giả thuyết này. Họ không thể nghiên cứu trực tiếp bức xạ phát ra từ các thiên hà vì chúng đã bị hấp thụ liên tục suốt hàng tỷ năm qua bởi vật chất nằm trên đường từ chúng tới chúng ta. Vậy nên thay vào đó, họ phải tìm kiếm những manh mối khác. Sử dụng khả năng đặc biệt của Webb trong việc nghiên cứu các thiên hà rất xa, họ đã có thể đo được mật độ và mức độ tạo sao của các thiên hà. Từ đó họ có thể so sánh những thiên hà này với những thiên hà trong vũ trụ ngày nay (những thiên hà tương đối gần) để ước tính lượng bức xạ bị rò rỉ từ chúng.
Các nhà nghiên cứu ước tính rằng các thiên hà trong giai đoạn sớm của vũ trụ đã rỏ rỉ khoảng 12% số photon năng lượng cao mà chúng có. Số lượng này là vừa đủ để tái ion hóa toàn bộ vũ trụ trong một khoảng thời gian tương đối ngắn. Nghiên cứu của họ đã được đăng trên tạp chí Astronomy & Astrophysics (Thiên văn học và Vật lý thiên văn).
Kết quả này chưa phải kết luận cuối cùng. Tuy nhiên, nó là một hướng đi nhiều triển vọng để các nhà thiên văn tập trung vào với mục tiêu giải đáp một trong những câu hỏi lớn nhất trong vũ trụ học.
Bryan
Theo Phys.org
