Sử dụng kính thiên văn không gian James Webb, các nhà khoa học đã lập bản đồ hàng tỷ năm tiến hóa của các thiên hà, qua đó phát hiện ra rằng những thiên hà hình thành gần thời điểm khởi đầu của vũ trụ hỗn loạn hơn nhiều so với hiện nay.
Giống như những “đứa trẻ sơ sinh” trong vũ trụ, các thiên hà ở giai đoạn non trẻ rất lộn xộn và gặp khó khăn trong việc ổn định, theo một nghiên cứu mới.
Bằng cách sử dụng kinh James Webb (JWST), các nhà khoa học đã quan sát hơn 250 thiên hà trong vũ trụ sơ khai. Nhóm nghiên cứu đã lập bản đồ chuyển động của khí từ rất xa xưa - thời kỳ khi vũ trụ đang phát triển, khoảng từ 800 triệu đến 1,5 tỷ năm sau Big Bang. (Toàn bộ vũ trụ hiện nay có tuổi đời khoảng 13,8 tỷ năm.)
Kết quả nghiên cứu, được công bố vào thứ Ba (21 tháng 10) trên Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Báo cáo hàng tháng của Hội thiên văn học Hoàng gia / Anh Quốc), cho thấy các thiên hà khi còn trẻ rất không ổn định.
“Phần lớn quần thể thiên hà đang trải qua một giai đoạn hỗn loạn trong lịch sử tiến hóa của chúng,” tác giả chính Lola Danhaive, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Viện Vũ trụ học Kavli thuộc Đại học Cambridge, cho biết qua email gửi Live Science.
Khác với các nghiên cứu trước đây, Danhaive giải thích, nhóm của cô tập trung vào các thiên hà có khối lượng nhỏ hơn và phát hiện ra hiện tượng mà họ gọi là “động học hỗn loạn” - nghĩa là các thiên hà được nghiên cứu không phải là những đĩa quay ổn định như thiên hà Milky Way và các thiên hà lân cận của nó.
Theo Danhaive, mức độ hỗn loạn trong các giai đoạn sớm của lịch sử vũ trụ cao hơn nhiều so với dự đoán trước đây, bởi các nghiên cứu cũ chủ yếu tập trung vào những thiên hà lớn hơn và có cấu trúc trật tự hơn - dễ quan sát hơn bằng kính thiên văn so với các thiên hà nhỏ mà nghiên cứu mới hướng tới.
“Chúng tôi phát hiện bằng chứng cho thấy sự hỗn loạn này trong đĩa thiên hà bắt nguồn từ lượng khí rất lớn, cung cấp nhiên liệu cho quá trình tạo sao mạnh mẽ và gây ra các bất ổn hấp dẫn, ” Danhaive nói.
Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đã lập bản đồ quá trình chuyển đổi của các thiên hà từ cấu trúc hỗn loạn sang hình dạng trật tự hơn như thấy ở những thiên hà trưởng thành, mở ra một góc nhìn chưa từng có về cách các thiên hà phát triển từ thời trẻ đến giai đoạn ổn định.
“Ở thời kỳ đầu, các thiên hà đang trải qua giai đoạn lắp ráp hỗn loạn, nơi các đợt bùng nổ tạo sao mạnh mẽ và lượng khí dồi dào phá vỡ chuyển động có trật tự của đĩa khí,” Danhaive cho biết. “Ở các giai đoạn sau, các thiên hà tăng khối lượng và trở nên ổn định hơn.”
Những cấu trúc như thiên hà Milky Way hình thành muộn hơn, trong vài tỷ năm trở lại đây, khi lượng khí sẵn có bị các ngôi sao hấp thụ và dần cạn kiệt trong toàn thiên hà. Lượng khí tự do ít hơn giúp các thiên hà trưởng thành phát triển và biến đổi trơn tru hơn so với thời kỳ non trẻ.
“Tổng thể, công trình của chúng tôi mở ra một cánh cửa nhìn vào động lực học của quá trình hình thành thiên hà thời kỳ đầu,” Danhaive nói. Bước tiếp theo, nhóm nghiên cứu dự định nghiên cứu các dòng khí đi vào và đi ra khỏi từng thiên hà, bằng cách theo dõi sự làm giàu hóa học của khí.
Các nhà nghiên cứu dự đoán rằng dòng khí đi vào sẽ ít giàu nguyên tố hơn, hay có thể gọi là "nguyên sơ" hơn, trong khi dòng khí thoát ra sẽ chứa nhiều nguyên tố nặng hơn, nhờ sự đóng góp từ các ngôi sao bên trong thiên hà. Việc quan sát cách khí di chuyển trong thiên hà có thể giúp giải thích nhiều điều, chẳng hạn như tại sao một số thiên hà quay nhanh hơn những thiên hà khác.
“Vẫn còn rất nhiều điều để khám phá với khả năng tuyệt vời của JWST,” Danhaive nói thêm. “Chúng tôi mong muốn được tiếp tục nghiên cứu nhiều khía cạnh khác của quá trình hình thành thiên hà sơ khai.”
Lyr
Theo Livescience
