Một cụm thiên hà nằm cách Trái đất khoảng 10,2 tỷ năm ánh sáng đã được phát hiện bằng cách kết hợp dữ liệu từ Đài quan sát tia X của NASA Chand Chandra với kính viễn vọng quang học và hồng ngoại. Cụm sao, JKCS041, là cụm thiên hà xa nhất từng được quan sát và chúng ta thấy nó như khi Vũ trụ chỉ còn khoảng một phần tư tuổi hiện tại. Khoảng cách cụm cụm đánh bại người giữ kỷ lục trước đó khoảng một tỷ năm ánh sáng.
Các cụm thiên hà là những vật thể có lực hấp dẫn lớn nhất trong Vũ trụ. Tìm thấy một cấu trúc lớn như vậy ở thời kỳ rất sớm này có thể tiết lộ thông tin quan trọng về cách thức Vũ trụ phát triển ở giai đoạn quan trọng này.
JKCS041 đang đứng trước cơ hội khi các nhà khoa học nghĩ rằng các cụm thiên hà có thể tồn tại trong Vũ trụ sơ khai dựa trên thời gian cần thiết để chúng lắp ráp. Do đó, nghiên cứu các đặc tính của nó - chẳng hạn như thành phần, khối lượng và nhiệt độ - sẽ tiết lộ thêm về cách thức Vũ trụ hình thành.
Đối tượng này gần với giới hạn khoảng cách dự kiến cho một cụm thiên hà, ông Gabriel cho biết, ông Stefano Andreon thuộc Viện Vật lý thiên văn Quốc gia (INAF) ở Milan, Ý. Chúng tôi không thể nghĩ rằng trọng lực có thể hoạt động đủ nhanh để tạo ra các cụm thiên hà sớm hơn nhiều.
JKCS041 ban đầu được phát hiện vào năm 2006 trong một cuộc khảo sát từ Kính viễn vọng hồng ngoại Vương quốc Anh (UKIRT). Khoảng cách đến cụm sau đó được xác định từ các quan sát quang học và hồng ngoại từ UKIRT, kính viễn vọng Canada-Pháp-Hawaii ở Hawaii và Kính viễn vọng Không gian Spitzer của NASA. Các quan sát hồng ngoại rất quan trọng vì ánh sáng quang học từ các thiên hà ở khoảng cách lớn bị chuyển sang bước sóng hồng ngoại vì sự giãn nở của vũ trụ.
Dữ liệu Chandra là bằng chứng cuối cùng - nhưng rất quan trọng - khi chúng cho thấy rằng JKCS041 thực sự là một cụm thiên hà thực sự. Sự phát xạ tia X mở rộng mà Chandra nhìn thấy cho thấy khí nóng đã được phát hiện giữa các thiên hà, như mong đợi cho một cụm thiên hà thực sự chứ không phải là một thiên hà đã bị bắt trong hành động hình thành.
Ngoài ra, nếu không có các quan sát tia X, khả năng vẫn là vật thể này có thể là sự pha trộn của các nhóm thiên hà khác nhau dọc theo đường ngắm, hoặc một dây tóc, một dòng thiên hà và khí dài, nhìn phía trước. Khối lượng và nhiệt độ của khí nóng được phát hiện ước tính từ các quan sát Chandra loại trừ cả hai phương án đó.
Phạm vi và hình dạng của phát xạ tia X, cùng với việc thiếu nguồn vô tuyến trung tâm chống lại khả năng phát xạ tia X là do tán xạ ánh sáng nền vi sóng vũ trụ bởi các hạt phát ra sóng vô tuyến.
Vẫn chưa thể, với việc phát hiện chỉ một cụm thiên hà cực xa, để kiểm tra các mô hình vũ trụ, nhưng các cuộc tìm kiếm đang được tiến hành để tìm các cụm thiên hà khác ở khoảng cách cực xa.
Phát hiện này rất thú vị vì nó giống như tìm thấy một hóa thạch Tyrannosaurus Rex cũ hơn nhiều so với bất kỳ ai khác được biết, đồng tác giả Ben Maughan, từ Đại học Bristol ở Vương quốc Anh cho biết. Hóa thạch của One One có thể phù hợp với sự hiểu biết của chúng ta về khủng long, nhưng nếu bạn tìm thấy nhiều hơn nữa, bạn sẽ phải bắt đầu suy nghĩ lại về cách khủng long phát triển. Điều này cũng đúng với các cụm thiên hà và sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ học.
Người giữ kỷ lục trước đó cho cụm thiên hà cách xa 9,2 tỷ năm ánh sáng, XMMXCS J2215.9-1738, được phát hiện bởi XMM-Newton của ESA năm 2006. Điều này đã phá vỡ kỷ lục khoảng cách trước đó chỉ khoảng 0,1 tỷ năm ánh sáng, trong khi JKCS041 vượt qua XMMXCS J2215 .9 khoảng mười lần đó.
Một trong những điều thú vị về khám phá này là vật lý thiên văn có thể được thực hiện với các nghiên cứu tiếp theo chi tiết, theo ông Andreon.
Trong số các câu hỏi mà các nhà khoa học hy vọng sẽ giải quyết bằng cách nghiên cứu thêm về JKCS041 là: Sự tích tụ của các nguyên tố (như sắt) như thế nào trong một vật thể trẻ như vậy? Có dấu hiệu cho thấy cụm vẫn đang hình thành? Liệu nhiệt độ và độ sáng tia X của một cụm ở xa như vậy có liên quan đến khối lượng của nó theo cùng một cách đơn giản như chúng làm cho các cụm gần đó không?
Nguồn: EurekAlert
