Các ngôi sao hình thành khi những đám mây khổng lồ gồm bụi và khí hydro sụp đổ, tạo ra một lõi đặc nóng lên cho đến khi nó biến thành một lò phản ứng nhiệt hạch. Tuy nhiên, điều gì xảy ra trong những khoảnh khắc sau khi một ngôi sao thoát ra khỏi đám mây nơi nó được sinh ra vẫn là một bí ẩn.
Hình ảnh này về một trong những cánh tay xoắn của thiên hà Whirlpool (Messier 51) đã giúp các nhà thiên văn học tiến gần hơn tới việc giải đáp bí ẩn đó - và qua đó, có thể trả lời một câu hỏi then chốt về vũ trụ sơ khai.
Được tạo nên bằng cách kết hợp dữ liệu từ Kính thiên văn không gian James Webb (JWST) và Kính thiên văn không gian Hubble, hình ảnh cho thấy những quần thể sao lớn hơn thoát khỏi các đám mây nơi chúng được sinh ra nhanh hơn nhiều so với các nhóm nhỏ hơn. Đây chỉ là một trong loạt hình ảnh từ một nghiên cứu được công bố ngày 6 tháng 5 trên tạp chí Nature Astronomy, hé lộ các quá trình định hình những thiên hà khác nhau.
Khi ngày càng nhiều sao được sinh ra trong một đám mây đang sụp đổ, các luồng gió sao mạnh mẽ, bức xạ tử ngoại khắc nghiệt và những vụ nổ cực mạnh gọi là supernova bắt đầu đẩy khí xung quanh ra xa. Quá trình này, được gọi là phản hồi sao (stellar feedback), ngăn phần lớn khí của một thiên hà tiếp tục biến thành các ngôi sao mới.
Trong bức ảnh này, những dải khí và bụi màu đỏ cam kéo dài thành các đường nét, trong khi các bong bóng màu xanh lam phát sáng từ bên trong ở một số khu vực. Những khoảng trống trong khí để lộ các cụm sao sáng trắng. (Khả năng quan sát ánh sáng hồng ngoại của JWST đã phát hiện những ngôi sao mới vốn sẽ bị che khuất phía sau bụi nếu sử dụng các kính thiên văn thông thường.)
Hai góc nhìn phóng to và thu nhỏ của thiên hà Whirlpool, được quan sát bởi JWST và Hubble (Nguồn: ESA/Webb, NASA & CSA, A. Pedrini, A. Adamo (Đại học Stockholm) và nhóm FEAST JWST)
Khi được kết hợp với các hình ảnh khác trong nghiên cứu, dữ liệu này cho thấy một quy luật rõ ràng: những quần thể sao lớn nhất đã quét sạch các đám mây khí nơi chúng hình thành chỉ trong khoảng 5 triệu năm, trong khi những đám nhỏ hơn mất từ 7 đến 8 triệu năm để hoàn toàn lộ ra. Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với cách các thiên hà tiến hoá và và cách mà vũ trụ nóng trở lại vào khoảng 500 triệu đến 1 tỷ năm sau Big Bang.
Sau khi vũ trụ nguội đi, electron và proton kết hợp với nhau để tạo thành các nguyên tử trung hoà. Sau đó, một nguồn năng lượng chưa xác định đã tách chúng ra một lần nữa trong giai đoạn được gọi là tái ion hoá. Liệu điều này có phải do bức xạ tử ngoại cường độ cao được giải phóng vào các thiên hà bởi các cụm sao khổng lồ gây ra hay không?
“Chính sự hình thành của các cụm sao khổng lồ đã góp phần thúc đẩy quá trình tái ion hoá của vũ trụ,” đồng tác giả nghiên cứu Daniela Calzetti từ Đại học Massachusetts Amherst cho biết trong một tuyên bố. “Việc các cụm sao lớn nhất có thể thoát ra khỏi những đám mây nơi chúng được sinh ra chỉ trong 5 triệu năm có nghĩa là chúng có đủ thời gian để tạo ra các photon tái ion hoá vũ trụ.”
Tuấn Phong
Theo Livescience
