Vũ trụ trông như thế nào vào đầu lịch sử, chỉ 500 triệu năm sau Vụ nổ lớn? Hiện tại, chúng ta không có cách nào thực sự tìm kiếm cách xa với kính viễn vọng của chúng ta, nhưng các nhà vũ trụ học từ Đại học Durham ở Anh đã sử dụng một mô phỏng máy tính để dự đoán vũ trụ rất sớm sẽ xuất hiện như thế nào. Những hình ảnh miêu tả Bình minh vũ trụ của Hồi, Nghi và tính toán sự hình thành của các thiên hà lớn đầu tiên. Mô phỏng cũng cố gắng phân biệt vai trò của vật chất tối trong quá trình hình thành thiên hà. Alvaro Orsi, tác giả chính của nghiên cứu từ Viện vũ trụ tính toán của Đại học Durham (ICC) cho biết, chúng tôi đang tìm lại thời gian một cách hiệu quả. ). Sự hiện diện của vật chất tối là chìa khóa để xây dựng các thiên hà - không có vật chất tối chúng ta sẽ có mặt ở đây ngày hôm nay.
Trong các hình ảnh do mô phỏng máy tính tạo ra, các xoáy màu xanh lá cây đại diện cho vật chất tối, mà các nhà khoa học cho rằng là một thành phần thiết yếu trong sự hình thành thiên hà, trong khi các vòng tròn cho thấy tốc độ hình thành sao trong các thiên hà. Các vòng tròn màu khác nhau đại diện cho độ sáng khác nhau của sự hình thành sao với màu vàng là sáng nhất. Hình ảnh trên cùng miêu tả Vũ trụ khi nó là 590 triệu năm sau Vụ nổ lớn, và hình ảnh dưới đây cho thấy Vũ trụ 1 tỷ năm sau Vụ nổ lớn, khi tỷ lệ hình thành sao bắt đầu tăng lên.
Các thiên hà đầu tiên được tạo ra từ các mảnh vỡ của các ngôi sao lớn đã chết một cách bùng nổ ngay sau khi vũ trụ bắt đầu. Tính toán của Durham dự đoán nơi các thiên hà này xuất hiện và cách chúng phát triển cho đến ngày nay, hơn 13 tỷ năm sau. Mặc dù các thiên hà ngày nay lớn hơn, nhưng chúng không hình thành các ngôi sao nhanh như bây giờ. Nghiên cứu của chúng tôi dự đoán các thiên hà đang phát triển thông qua sự hình thành của các ngôi sao tại các thời điểm khác nhau trong lịch sử của Vũ trụ và chúng liên quan đến vật chất tối như thế nào Chúng tôi cung cấp cho máy tính những gì chúng tôi nghĩ là công thức hình thành thiên hà và chúng tôi thấy những gì được tạo ra sau đó được kiểm tra chống lại các quan sát của các thiên hà thực sự.
Mô phỏng khổng lồ cho thấy các cấu trúc phát triển trong vật chất tối như thế nào với một mô hình cho thấy vật chất bình thường, như khí, hoạt động như thế nào để dự đoán cách các thiên hà phát triển. Khí cảm thấy lực hấp dẫn từ vật chất tối và được làm nóng lên trước khi làm mát bằng cách giải phóng bức xạ và biến thành sao. Các hình ảnh mô phỏng cho thấy các thiên hà đang hình thành sao mạnh mẽ nhất tại một thời điểm nhất định. Hình ảnh dưới đây cho thấy Vũ trụ 1,9 tỷ năm sau Vụ nổ lớn, thời điểm rất tích cực của sự hình thành sao trong các thiên hà.
Các tính toán của nhóm Durham, được hỗ trợ bởi các nhà khoa học tại Đại học Catolica ở Santiago, Chile, có thể được kiểm tra chống lại những quan sát mới quay trở lại giai đoạn đầu trong lịch sử của Vũ trụ gần một tỷ năm sau Vụ nổ lớn. Giáo sư Keith Mason, Giám đốc điều hành của Hội đồng Cơ sở Khoa học và Công nghệ, cho biết: Vũ trụ học tính toán đóng vai trò quan trọng trong sự hiểu biết của chúng ta về Vũ trụ. Những mô phỏng này không chỉ cho phép chúng ta nhìn ngược thời gian về Vũ trụ ban đầu mà chúng còn bổ sung cho công việc và quan sát của các nhà thiên văn học của chúng ta.
Hình ảnh này cho thấy Tạp chí Vũ trụ, 13,6 tỷ năm sau Vụ nổ lớn. Các thiên hà không hình thành sao nhanh như bây giờ.
Nhóm nghiên cứu hy vọng rằng nghiên cứu sâu hơn và mô phỏng tác động của vật chất tối lên các thiên hà sẽ giúp các nhà thiên văn học tìm hiểu thêm về chất phổ biến này là gì.
Nguồn: Hội đồng Cơ sở Khoa học và Công nghệ
Viện vũ trụ tính toán, Đại học Durham
Khoa Vật lý, Đại học Durham
