Cặp chuẩn tinh hợp nhất tiết lộ bí mật về những ngày đầu của vũ trụ

Một nhóm các nhà thiên văn học đã phát hiện ra các lõi thiên hà hợp nhất ở xa nhất, được nhìn thấy khi vũ trụ chưa đầy một tỷ năm tuổi. Bộ đôi trung tâm thiên hà đang hoạt động, được gọi là chuẩn tinh, là cặp duy nhất được xác nhận được nhìn thấy trong Bình minh vũ trụ.

Hai thiên hà rất đỏ được phát hiện bởi một nhóm sử dụng Hyper Suprime-Cam của kính thiên văn Subaru ở độ lệch đỏ z = 6,05 (cho thấy chúng được nhìn thấy như cách đây hơn 12 tỷ năm). Đối với người xem bình thường, chúng trông chẳng có gì đặc biệt: một vài đốm đỏ mờ trong một hình ảnh chói lóa với các thiên hà và ngôi sao ở gần hơn. Nhưng hình ảnh quang phổ tiếp theo của các vật thể đã giúp các nhà nghiên cứu xác định rằng một cặp quasar là nguồn sáng. Nghiên cứu của nhóm đã được công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn và một bài báo đồng hành đã được chấp nhận xuất bản trên Tạp chí AAS.

Yoshiki Matsuoka, nhà thiên văn học tại Đại học Ehime của Nhật Bản và là tác giả chính của nghiên cứu, nói với Gizmodo trong email: “Hàng trăm chuẩn tinh hiện đã được biết đến trong vũ trụ sơ khai, nhưng không có chuẩn tinh nào trong số chúng được tìm thấy thành một cặp”. “Điều này trái ngược với kỳ vọng ngây thơ từ lý thuyết tiêu chuẩn của vũ trụ học, lý thuyết cho rằng vũ trụ đã tiến hóa thông qua sự hợp nhất thường xuyên của các thiên hà, điều này đương nhiên sẽ dẫn đến nhiều cặp chuẩn tinh hợp nhất được quan sát thấy trên khắp vũ trụ.”

“Khám phá của chúng tôi cung cấp bằng chứng đầu tiên về một cặp như vậy thực sự hiện diện trong buổi bình minh của vũ trụ,” Matsuoka nói thêm. “Nó ủng hộ ý tưởng rằng vũ trụ đã tiến hóa thông qua sự hợp nhất.”

Bình minh vũ trụ là khoảng thời gian trong vũ trụ sơ khai khi những nguồn sáng đầu tiên hình thành. Thời kỳ này kéo dài từ khoảng 50 triệu năm sau Vụ nổ lớn cho đến khi vũ trụ được một tỷ năm tuổi (hiện nay là khoảng 13,77 tỷ năm tuổi ). Việc nhìn thấy các chuẩn tinh sớm như vậy trong vũ trụ đã được dự đoán từ lâu, vì vậy việc quan sát trực tiếp chúng là một điều đáng hoan nghênh.

Ở trung tâm của các chuẩn tinh này là các lỗ đen—các vùng không thời gian có trường hấp dẫn mạnh đến mức ánh sáng không thể thoát khỏi chúng. Điều đó có nghĩa là các lỗ đen là nơi mà tất cả các công cụ nhận thức của thiên văn học không còn hoạt động nữa, nhường chỗ cho các lý thuyết và mô phỏng vật lý thiên văn. Các lỗ đen trong mỗi chuẩn tinh có khối lượng gấp khoảng 100 triệu lần Mặt trời của chúng ta. Vì khối lượng của các lỗ gần như bằng nhau nên Matsuoka cho biết nhóm nghiên cứu gọi chúng là cặp song sinh.

Matsuoka cho biết: “Mặc dù đây chỉ là trường hợp đầu tiên và duy nhất, nhưng phát hiện hiện tại cho thấy các lỗ đen và thiên hà siêu lớn thực sự đã tiến hóa thông qua sự hợp nhất với nhau”. “Nó hỗ trợ mô hình tiêu chuẩn của chúng ta về cách vũ trụ phát triển, dưới lực hút mạnh của lực hấp dẫn ảnh hưởng đến từng mảnh vật chất.”

Những con mắt mới về bầu trời—chẳng hạn như Đài quan sát Vera Rubin được chờ đợi từ lâu ở Chile—sẽ tiết lộ nhiều hơn về bầu trời phía nam trong thời gian thực, giúp các nhà thiên văn học phân loại các vật thể gần và xa. Nhóm gần đây cũng đề xuất quan sát cặp quasar bằng Kính viễn vọng Không gian Webb, để làm rõ bản chất của chất khí chảy qua lõi các thiên hà và chất khí của chúng có thể nhường chỗ cho các ngôi sao như thế nào.

Xem thêm : Các nhà khoa học quan sát thấy luồng tia dài, cong đến từ một chuẩn tinh xuyên qua vũ trụ