Nhờ các thiết bị thế hệ mới có thể quan sát xa và rõ hơn bao giờ hết, các nhà khoa học đang liên tục mở rộng giới hạn của thiên văn học và vũ trụ học. Từ những quan sát này, các nhà thiên văn đã nhận diện được một số thiên hà sớm nhất trong vũ trụ, qua đó tinh chỉnh các lý thuyết và mốc thời gian về sự hình thành và tiến hóa của thiên hà. Trong một nghiên cứu gần đây, một nhóm do Đại học Pittsburgh đứng đầu, đã phát hiện thứ có thể là thiên hà xoắn dạng thanh cổ xưa nhất từng được quan sát. Phát hiện này giúp giới hạn mốc thời gian khi các cấu trúc thanh lần đầu xuất hiện trong vũ trụ.
Nghiên cứu do Daniel Ivanov, học viên sau đại học ngành vật lý và thiên văn tại Trường Nghệ thuật và Khoa học Kenneth P. Dietrich, Đại học Pittsburgh, đứng đầu. Dựa trên các quan sát bằng Kính thiên văn Không gian James Webb (JWST) của NASA/ESA/CSA cùng dữ liệu từ Viện Khoa học Kính thiên văn Không gian (Space Telescope Science Institute - STScI), nhóm đã phát hiện một thiên hà xoắn dạng thanh có tên COSMOS-74706. Nhờ xác nhận bổ sung bằng Máy quang phổ đa vật thể cho thăm dò hồng ngoại (Multi-Object Spectrograph for Infrared Exploration - MOSFIRE) trên kính thiên văn Keck I, nhóm xác định thiên hà này đã tồn tại từ hơn 11,5 tỷ năm trước.
Ivanov và cộng sự đã trình bày kết quả vào ngày 08/01/2026 tại kỳ họp lần thứ 247 của Hội Thiên văn Hoa Kỳ (American Astronomical Society - AAS) ở Phoenix, Arizona.
Theo dãy Hubble (hệ thống phân loại hình thái các thiên hà do Edwin Hubble phát triển), thiên hà được phân nhóm thành thiên hà elip, thiên hà xoắn và thiên hà thấu kính dựa trên đặc điểm hình thái. Nhìn chung, các thiên hà thường khởi đầu dưới dạng đĩa không đều, rồi dần tiến hóa để hình thành các tay xoắn kéo dài từ phần phình trung tâm (tức thiên hà xoắn). Với thiên hà xoắn dạng thanh (như thiên hà Milky Way) còn có một cấu trúc “thanh” sao chạy ngang qua vùng trung tâm. Cấu trúc này có vai trò quan trọng trong tiến hóa thiên hà: nó dẫn khí từ vùng ngoài vào trong, nuôi lỗ đen siêu nặng (SMBH) ở trung tâm, và có thể làm suy giảm quá trình tạo sao trên toàn đĩa sao.
Ảnh do Kính thiên văn Không gian James Webb chụp COSMOS-74706, với các đường xoắn logarit (các đường màu trắng) cho thấy các tay xoắn và cấu trúc thanh. (Nguồn: Ivanov, D. và cộng sự (2026))
Dù từng có báo cáo về các thiên hà xoắn dạng thanh còn “già” hơn, việc phân tích các ứng viên đó kém thuyết phục hơn vì quan sát dựa trên thấu kính hấp dẫn hoặc ước lượng độ dịch chuyển đỏ. Phương pháp thấu kính hấp dẫn thường bị hạn chế bởi hiệu ứng thấu kính, vốn hay làm nhòe ánh sáng từ vật thể ở xa; còn ước lượng độ dịch chuyển đỏ có thể chịu sai số và bất định ở mức 10%-15%. Cả hai đều không chắc chắn bằng phương pháp quang phổ học, vốn đã được dùng để kiểm chứng tuổi của COSMOS-74706.
Việc phát hiện một thiên hà xoắn dạng thanh ở giai đoạn sớm như vậy của vũ trụ không hoàn toàn bất ngờ, vì một số mô phỏng gợi ý rằng các thanh có thể đã hình thành trong thiên hà từ khoảng 12,5 tỷ năm trước. Tuy nhiên, bằng chứng quan sát trực tiếp về các cấu trúc này lại khó thu được hơn nhiều, nên phát hiện lần này có ý nghĩa đáng kể trong việc giới hạn mốc thời gian tiến hóa thiên hà.
Ivanov phát biểu trong một thông cáo báo chí của Đại học Pittsburgh: “Thiên hà này đã phát triển cấu trúc thanh khi vũ trụ mới 2 tỷ năm tuổi - tức 2 tỷ năm sau Big Bang. Đây là thiên hà xoắn dạng thanh có độ dịch chuyển đỏ lớn nhất, được xác nhận bằng quang phổ, và không bị thấu kính hấp dẫn. Về nguyên tắc, tôi nghĩ đây không phải là giai đoạn mà bạn kỳ vọng sẽ tìm thấy nhiều đối tượng như vậy. Nó giúp giới hạn các thang thời gian hình thành thanh. Và đơn giản là rất thú vị.”
Nguyễn Đình Nam
Theo Universetoday
