Điều gì đã khiến vũ trụ trở nên trong suốt để ánh sáng có thể truyền đi? Trong khoảng một tỷ năm đầu tiên sau Big Bang, vũ trụ không hề trong trẻo và rực rỡ như ngày nay. Thay vào đó, nó bị bao phủ bởi một lớp "sương mù" dày đặc gồm khí hydro, dày đến mức bức xạ tử ngoại không thể xuyên qua. Theo thời gian, lớp sương mù ấy dần tan biến. Các nhà thiên văn học gọi giai đoạn này là kỷ nguyên tái ion hóa và suốt nhiều thập kỷ qua, họ vẫn tranh luận về điều gì đã tạo nên sự thay đổi đó. Có lẽ Kính thiên văn Không gian Hubble cuối cùng đã bắt gặp "thủ phạm" ngay khi nó đang hoạt động.
Thiên hà ở trung tâm của câu chuyện này có tên MXDFz4.4. Chúng ta quan sát được nó ở thời điểm chỉ khoảng 1,4 tỷ năm sau Big Bang, khi vũ trụ sơ khai vẫn còn chìm trong lớp sương mù dày đặc. Điều khiến thiên hà này trở nên đặc biệt là kính Hubble đã phát hiện được bức xạ ion hóa phát ra từ nó, chính loại bức xạ tử ngoại có khả năng ion hóa khí hydro và khiến môi trường trở nên trong suốt đối với ánh sáng. Trước đây, điều này được cho là gần như không thể, bởi lớp sương mù của vũ trụ sơ khai được cho là sẽ hấp thụ hoàn toàn loại bức xạ này trước khi nó có thể truyền đến Trái Đất. Thế nhưng Hubble vẫn quan sát được nó, khiến MXDFz4.4 trở thành thiên hà đầu tiên thuộc loại này từng được phát hiện ở giai đoạn sớm đến như vậy trong lịch sử vũ trụ.
Sơ đồ dòng thời gian của vũ trụ, cho thấy vị trí của kỷ nguyên tái ion hóa (reionisation) trong lịch sử tiến hóa của vũ trụ. (Nguồn ảnh: NASA)
MXDFz4.4 làm được điều đó vì dù có kích thước nhỏ, nó lại vô cùng mãnh liệt. Thiên hà này nhỏ hơn khoảng 100 lần so với thiên hà Milky Way, nhưng lại tạo sao với tốc độ nhanh hơn khoảng 10 lần. Khi một số lượng lớn các ngôi sao trẻ, nóng và có khối lượng lớn lại tập trung trong một không gian nhỏ như vậy, chúng sẽ tạo nên một "lò nung" khổng lồ. Các nhà nghiên cứu cho rằng từ một nửa đến gần như toàn bộ lượng bức xạ tử ngoại năng lượng cao do thiên hà phát ra đã xuyên thủng lớp khí bao quanh và thoát ra ngoài không gian.
Những ngôi sao này không chỉ góp phần vào quá trình tạo sao khi còn sống mà còn tiếp tục đóng vai trò quan trọng sau khi chết. Các ngôi sao có khối lượng lớn tiêu hao nhiên liệu rất nhanh và chỉ tồn tại vài triệu năm trước khi phát nổ thành supernova. Mỗi vụ nổ sẽ thổi tung một khoảng trống khổng lồ trong lớp khí xung quanh, tạo thêm những "lối thoát" để bức xạ tử ngoại lan ra không gian. Có thể nói, một thiên hà như MXDFz4.4 đang tự phá huỷ môi trường xung quanh bằng chính ánh sáng và các vụ nổ sao của mình.
Nguyễn Đình Nam
Theo Universetoday
