Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra, lần đầu tiên, một lõi thiên hà dày đặc rực sáng với ánh sáng của hàng triệu ngôi sao mới sinh trong vũ trụ sơ khai.
Phát hiện này đã làm sáng tỏ cách thức các thiên hà hình elip, tập hợp lớn, nghèo khí của các ngôi sao cũ, có thể lần đầu tiên hình thành trong vũ trụ sơ khai. Nó một câu hỏi đã lảng tránh các nhà thiên văn học trong nhiều thập kỷ.
Nhóm nghiên cứu lần đầu tiên phát hiện ra lõi thiên hà nhỏ gọn, được đặt tên là HÀNG-N-774, trong các hình ảnh từ Kính viễn vọng Không gian Hubble. Những quan sát sau đó từ Kính viễn vọng Không gian Spitzer, Đài quan sát Không gian Herschel và W.M. Đài thiên văn Keck đã giúp làm cho điều này trở thành một phát hiện khoa học thực sự.
Lõi được hình thành cách đây 11 tỷ năm, khi vũ trụ chưa đầy 3 tỷ năm tuổi. Mặc dù chỉ bằng một phần kích thước của Dải Ngân hà, nhưng tại thời điểm đó, nó đã chứa hơn gấp đôi số sao so với thiên hà của chúng ta.
Các mô phỏng lý thuyết cho thấy các thiên hà hình elip khổng lồ hình thành từ trong ra ngoài, với lõi lớn đánh dấu các giai đoạn đầu tiên của sự hình thành. Nhưng hầu hết các tìm kiếm cho các lõi hình thành này đều trở nên trắng tay, khiến đây là một quan sát đầu tiên và một phát hiện phi thường.
Một tác giả chính của giải thích, Erica Nelson từ Đại học Yale đã giải thích về một quá trình hình thành có thể tạo ra những thứ dày đặc này. Chúng tôi nghi ngờ rằng quá trình hình thành cốt lõi này là một hiện tượng độc nhất của vũ trụ sơ khai vì toàn bộ vũ trụ sơ khai, nhỏ gọn hơn. Ngày nay, vũ trụ lan tỏa đến mức không thể tạo ra những vật thể như vậy nữa.
Bên cạnh việc xác định kích thước thiên hà từ các hình ảnh Hubble, nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu các hình ảnh hồng ngoại xa được lưu trữ từ Spitzer và Herschel để tính toán tốc độ tạo ra các thiên hà nhỏ gọn. Nó dường như đang sản xuất 300 sao mỗi năm, gấp 30 lần so với Dải Ngân hà.
Sự hình thành sao điên cuồng có khả năng xảy ra do lõi thiên hà đang hình thành sâu bên trong một giếng hấp dẫn của vật chất tối. Khối lượng cao bất thường của nó liên tục kéo khí vào, nén nó và tạo ra sự hình thành sao.
Nhưng những vụ nổ hình thành sao này tạo ra bụi, cản trở ánh sáng khả kiến. Điều này giúp giải thích lý do tại sao các nhà thiên văn học thiên đường đã nhìn thấy một lõi xa như vậy trước đây, vì chúng có thể dễ dàng bị bỏ qua trong các cuộc khảo sát trước đây.
Nhóm nghiên cứu nghĩ rằng ngay sau khoảng thời gian đầu chúng ta có thể thấy, lõi ngừng hình thành sao. Sau đó, nó có khả năng hợp nhất với các thiên hà nhỏ hơn khác, cho đến khi nó biến thành một thiên hà lớn hơn nhiều, tương tự như các thiên hà hình elip lớn hơn và trầm tích hơn mà chúng ta thấy ngày nay.
Tôi nghĩ rằng khám phá của chúng tôi giải quyết được câu hỏi liệu chế độ xây dựng các thiên hà này có thực sự xảy ra hay không, ông cho biết đồng tác giả Pieter van Dokkum từ Đại học Yale. Câu hỏi bây giờ là, điều này có thường xuyên xảy ra không?
Nhóm nghiên cứu nghi ngờ rằng các lõi thiên hà khác rất phong phú, nhưng ẩn sau lớp bụi của chính họ. Các kính viễn vọng hồng ngoại trong tương lai, như Kính thiên văn vũ trụ James Webb, có thể tìm thấy nhiều vật thể đầu tiên này.
Bài viết đã được xuất bản vào ngày 27 tháng 8 trên tạp chí Nature và có sẵn trực tuyến.
