Nhờ những cải tiến gần đây trong kính viễn vọng trên không gian và trên mặt đất, các nhà thiên văn học đã có thể thăm dò sâu hơn vào Vũ trụ hơn bao giờ hết. Bằng cách nhìn ngược thời gian hàng tỷ năm, chúng ta có thể kiểm tra lý thuyết của mình về lịch sử hình thành và tiến hóa của thiên hà. Thật không may, nghiên cứu vũ trụ từ rất sớm là một nhiệm vụ khó khăn, và một điều nằm ngoài khả năng của các công cụ hiện tại của chúng tôi.
Nhưng bằng cách kết hợp sức mạnh của Kính viễn vọng Không gian Hubble với một kỹ thuật gọi là thấu kính hấp dẫn, một nhóm các nhà thiên văn học đã thực hiện khám phá đầu tiên về một thiên hà nhỏ gọn đã ngừng tạo ra các ngôi sao chỉ sau vài tỷ năm sau Vụ nổ lớn. Việc phát hiện ra một thiên hà như vậy tồn tại rất sớm trong Vũ trụ là chưa từng có và là một thách thức lớn đối với các lý thuyết về cách các thiên hà khổng lồ hình thành và phát triển.
Phát hiện của họ đã được báo cáo trong một nghiên cứu có tựa đề là A A Massive, Dead Disk Galaxy trong Thời kỳ đầu vũ trụ, xuất hiện trong số ra ngày 22 tháng 6 của tạp chí Thiên nhiên.Như được chỉ ra trong nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã dựa vào dữ liệu từ Hubble mà họ kết hợp với thấu kính hấp dẫn - nơi một cụm thiên hà khổng lồ phóng to và kéo dài hình ảnh của các thiên hà xa hơn ngoài chúng - để nghiên cứu thiên hà xa xôi được gọi là MACS 2129-1.
Những gì họ tìm thấy là hoàn toàn bất ngờ. Với tuổi của thiên hà - có niên đại chỉ ba tỷ năm sau Vụ nổ lớn - họ dự kiến sẽ thấy một quả bóng sao hỗn loạn đang hình thành do các thiên hà sớm hợp nhất. Thay vào đó, họ nhận thấy rằng thiên hà, hình đĩa (như Dải Ngân hà), đã chết một cách hiệu quả - có nghĩa là sự hình thành sao đã dừng lại bên trong nó.
Đây là một điều ngạc nhiên, khi mà các nhà thiên văn học không mong đợi sẽ thấy điều này sớm như vậy trong Vũ trụ. Hơn nữa, đây là lần đầu tiên thu được bằng chứng trực tiếp cho thấy ít nhất một số thiên hà chết chóc sớm nhất trong vũ trụ đã phát triển từ các vật thể hình đĩa để trở thành các thiên hà hình elip khổng lồ mà chúng ta thường thấy trên Tạp chí Vũ trụ. .
Như Sune Toft - một nhà nghiên cứu từ Trung tâm vũ trụ học tối tại Viện Niels Bohr và là tác giả chính của nghiên cứu - giải thích, điều này có thể buộc phải suy nghĩ lại về cách các thiên hà phát triển trong Vũ trụ sơ khai:
Cái nhìn sâu sắc mới này có thể buộc chúng ta phải suy nghĩ lại về toàn bộ bối cảnh vũ trụ về cách các thiên hà bị đốt cháy sớm và phát triển thành các thiên hà hình elip cục bộ, Có lẽ chúng ta đã mù quáng trước thực tế rằng các thiên hà chết sớm có thể là đĩa, bởi vì chúng tôi không thể giải quyết chúng.
Trong các nghiên cứu trước đây, người ta cho rằng các thiên hà chết ở xa có cấu trúc tương tự như các thiên hà hình elip cục bộ mà cuối cùng chúng phát triển thành. Trước nghiên cứu này, việc xác nhận giả thuyết này là không thể vì các công cụ hiện tại không đủ mạnh để nhìn xa đến không gian. Nhưng bằng cách kết hợp sức mạnh của thấu kính hấp dẫn với độ phân giải cao của Hubble, Toft và nhóm của ông đã có thể nhìn rõ thiên hà chết chóc này.
Kết hợp các phép đo tốc độ quay từ Kính thiên văn rất lớn (VLT) của ESO với dữ liệu lưu trữ từ khảo sát Cluster Lensing và Supernova với Hubble (CLASH), họ có thể xác định kích thước của thiên hà, khối lượng và tuổi cũng như (không còn tồn tại ) tỷ lệ hình thành sao. Cuối cùng, họ phát hiện ra rằng thiên hà xa xôi có khối lượng lớn gấp ba lần Dải Ngân hà, mặc dù chỉ bằng một nửa kích thước của nó và đang quay nhanh hơn gấp đôi.
Tại sao thiên hà này ngừng hình thành sao vẫn chưa được biết và sẽ yêu cầu khảo sát tiếp theo bằng các công cụ tinh vi hơn. Nhưng trong khi đó, có một số lý thuyết có thể. Ví dụ, nó có thể là kết quả của một hạt nhân thiên hà hoạt động, trong đó một lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của MACS 2129-1 đã ức chế sự hình thành sao bằng cách đốt nóng khí thiên hà và trục xuất nó khỏi thiên hà.
Hoặc nó có thể là kết quả của khí lạnh được truyền vào trung tâm thiên hà, nơi nó được đốt nóng và nén nhanh chóng, do đó ngăn không cho nó làm mát và hình thành các đám mây hình thành sao. Nhưng khi nói đến việc các loại thiên hà chết sớm này có thể dẫn đến các thiên hà hình elip mà chúng ta thấy ngày nay, Toft và các đồng nghiệp của ông nghĩ rằng họ biết câu trả lời. Như ông giải thích, nó có thể thông qua sáp nhập:
Nếu các thiên hà này phát triển thông qua việc hợp nhất với các bạn đồng hành nhỏ và những đồng hành nhỏ này có số lượng lớn và từ mọi góc độ khác nhau trên thiên hà, điều này cuối cùng sẽ ngẫu nhiên hóa quỹ đạo của các ngôi sao trong các thiên hà. Bạn cũng có thể tưởng tượng sáp nhập lớn. Điều này chắc chắn cũng sẽ phá hủy chuyển động có trật tự của các ngôi sao.
Trong những năm tới, Toft và nhóm của ông hy vọng sẽ tận dụng Kính thiên văn James Webb (sẽ ra mắt vào năm 2018) để tìm kiếm thêm các thiên hà chết sớm, với hy vọng nó có thể làm sáng tỏ những câu hỏi chưa được giải quyết mà khám phá này phát hiện. Và với khả năng thăm dò sâu hơn vào không gian, các nhà thiên văn học dự đoán rằng rất nhiều điều nữa sẽ được tiết lộ về Vũ trụ sơ khai.
