Kính thiên văn không gian James Webb và Đài quan sát tia X Chandra đã ghi lại hình ảnh rõ nét nhất từ trước đến nay về một cụm thiên hà đang trong quá trình hình thành, được quan sát khi vũ trụ mới chỉ một tỷ năm tuổi.
Một tiền cụm đơn giản là một cụm thiên hà ở giai đoạn sơ khai. Đây là một vùng có số lượng lớn các thiên hà trẻ đang bị lực hấp dẫn kéo lại gần nhau, nằm trong một đám mây khí nóng khổng lồ. Các cụm thiên hà là những tập hợp khổng lồ gồm hàng trăm đến hàng nghìn thiên hà được liên kết bởi lực hấp dẫn, và một tiền cụm về cơ bản cho thấy cách một cấu trúc lớn như vậy hình thành và phát triển.
Tuy nhiên, trong các tiền cụm, các thiên hà không liên kết chặt chẽ với nhau như trong các cụm thiên hà đã trưởng thành. Ngoài ra, lượng khí nóng bao quanh - vốn thường khiến các cụm dễ dàng được phát hiện - chưa phát triển đủ để phát ra tia X có thể phát hiện được. Do đó, việc phát hiện một tiền cụm là cả một thách thức.
Các nhà khoa học đã phát hiện JADES-ID1 nhờ những quan sát sâu nhất từ hai kính thiên văn mạnh mẽ: Đài quan sát tia X Chandra và kính thiên văn không gian James Webb (JWST). Các thiết bị hồng ngoại của JWST đã phát hiện ít nhất 66 thiên hà được liên kết bởi lực hấp dẫn trong vùng này. Do JADES-ID1 có đủ khối lượng để nung nóng khí xung quanh đến nhiệt độ rất cao, Chandra đã phát hiện phát xạ tia X từ đám mây khí nóng khổng lồ bao chứa tất cả các thiên hà này. Điều này cung cấp thêm bằng chứng rằng các thiên hà này là một phần của cùng một thực thể.
Trong phiên bản được giải thích chi tiết hơn của hình ảnh, một số thiên hà riêng lẻ được xác định bởi các quan sát hồng ngoại của JWST được khoanh tròn. Vùng màu xanh lam sáng biểu thị khí nóng được Chandra phát hiện ở bước sóng tia X.
Một câu đố thực sự xoay quanh phát hiện này là vị trí của nó trong dòng thời gian lịch sử vũ trụ. Các nhà thiên văn học nhận thấy rằng JADES-ID1 có khối lượng tương đương 20 nghìn tỷ Mặt Trời và trải rộng khoảng 1,1 triệu năm ánh sáng. Phần lớn các mô hình vũ trụ dự đoán rằng một tiền cụm có khối lượng lớn như vậy sẽ không hình thành cho đến khoảng từ 2 đến 3 tỷ năm sau Big Bang. Tuy nhiên, điều đáng ngạc nhiên là JADES-ID1 được ước tính đã tồn tại khi vũ trụ mới chỉ khoảng một tỷ năm tuổi.
“Đây có thể là tiền cụm xa nhất từng được xác nhận,” tác giả chính của nghiên cứu Akos Bogdan thuộc Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard & Smithsonian (CfA) cho biết. “JADES-ID1 đang cung cấp cho chúng ta bằng chứng mới rằng vũ trụ đã phát triển với tốc độ đáng kinh ngạc.”
Hiện nay, các nhà thiên văn học tò mò về cách tiền cụm này có thể hình thành nhanh đến vậy. Bởi theo các mô hình hiện tại, trong một tỷ năm đầu tiên của vũ trụ sẽ không có đủ thời gian hoặc đủ số lượng thiên hà để một tiền cụm có kích thước như vậy có thể tập hợp lại.
Nghiên cứu được công bố ngày 28 tháng 1 trên Nature.
Bryan
Theo Livescience
