Một cái nhìn mới từ Kính viễn vọng Không gian Hubble cho thấy một số thiên hà sáng đầu tiên xuất hiện trong Vũ trụ, xuất hiện khoảng 13 tỷ năm trước, hay 900 triệu năm sau Vụ nổ lớn. Các thiên hà như những người sói này có thể nhìn thấy 700 triệu năm sau Vụ nổ lớn, do đó, các thiên hà nhỏ hơn phải hợp nhất với nhau khá nhanh để chúng có thể lớn và sáng. Những khám phá được thực hiện trong Trường cực sâu Hubble và Trường khảo sát sâu về nguồn gốc quan sát lớn.
Một cuộc tìm kiếm có hệ thống để các thiên hà sáng đầu tiên hình thành trong vũ trụ sơ khai đã cho thấy một bước nhảy vọt về số lượng các thiên hà như vậy vào khoảng 13 tỷ năm trước. Những quan sát về các giai đoạn sớm nhất trong quá trình tiến hóa của các thiên hà cung cấp bằng chứng mới cho lý thuyết phân cấp của sự hình thành thiên hà. Ý tưởng rằng các thiên hà lớn được xây dựng theo thời gian khi các thiên hà nhỏ hơn va chạm và hợp nhất.
Các nhà thiên văn học Rychard Bouwens và Garth Illingworth tại Đại học California, Santa Cruz, đã sử dụng Kính viễn vọng Không gian Hubble để khám phá sự hình thành của các thiên hà trong 900 triệu năm đầu tiên sau Vụ nổ lớn. Họ đã báo cáo những phát hiện mới nhất của họ trong số ra ngày 14 tháng 9 của tạp chí Nature.
Các quan sát sâu trong ba mảng tối của bầu trời, Trường cực sâu Hubble và Đài quan sát vĩ đại Nguồn gốc Các trường khảo sát sâu đã thu thập ánh sáng mờ phát ra từ 13 tỷ năm trước bởi các ngôi sao trong các thiên hà nguyên thủy. Chỉ các thiên hà sáng nhất mới có thể được phát hiện ở khoảng cách lớn như vậy.
Đây là những dữ liệu quang học và hồng ngoại sâu nhất từng được chụp. Chúng tôi nhìn vào giai đoạn rất sớm trong quá trình tích tụ các thiên hà, ông Illingworth, giáo sư thiên văn học và vật lý thiên văn tại UCSC cho biết.
Các nhà nghiên cứu đã quan sát hàng trăm thiên hà sáng vào khoảng 900 triệu năm sau Vụ nổ lớn. Nhưng khi họ nhìn sâu hơn, khoảng 200 triệu năm trước, họ chỉ tìm thấy một. Thư giãn các tiêu chí tìm kiếm của họ một chút đã làm tăng thêm một vài ứng cử viên, nhưng rõ ràng có rất nhiều thay đổi đã diễn ra trong suốt 200 triệu năm đó, Illingworth nói.
Các thiên hà lớn hơn, phát sáng hơn chỉ không tồn tại ở 700 triệu năm sau Vụ nổ lớn. Tuy nhiên, 200 triệu năm sau đó đã có thêm rất nhiều trong số chúng, vì vậy phải có rất nhiều sự hợp nhất của các thiên hà nhỏ hơn trong thời gian đó, ông nói.
Các nhà thiên văn học có thể xác định khi nào ánh sáng được phát ra từ một nguồn xa bằng cách dịch chuyển đỏ của nó, một thước đo về sự giãn nở của vũ trụ kéo dài các bước sóng của ánh sáng khi nó đi qua không gian qua các khoảng cách rộng lớn. Bouwens, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại UCSC và là tác giả đầu tiên của bài báo Tự nhiên, đã phát triển phần mềm để sàng lọc một cách có hệ thống thông qua dữ liệu Hubble để tìm kiếm các thiên hà có độ dịch chuyển cao.
Dữ liệu đến từ hai thiết bị mạnh mẽ trên Hubble, Camera tiên tiến cho khảo sát (ACS) và Camera hồng ngoại gần và Máy quang phổ đa đối tượng (NICMOS). Các nhà nghiên cứu đã so sánh số lượng các thiên hà được phát hiện ở độ dịch chuyển từ 7 đến 8 (700 triệu năm sau Vụ nổ lớn) với những gì họ có thể dự kiến sẽ tìm thấy nếu dân số các thiên hà sau đó giống như dân số mà họ đã quan sát được ở dịch chuyển đỏ 6 (200 triệu năm sau). Tùy thuộc vào mức độ nghiêm ngặt của tiêu chí lựa chọn của họ, họ đã tìm thấy một thiên hà nơi họ mong đợi 10 hoặc bốn nơi họ mong đợi 17.
Cách tiếp cận của chúng tôi cung cấp một cách rất định lượng để đo lường sự tích tụ cấu trúc trong vũ trụ, vì vậy chúng ta có thể thấy nó thay đổi nhanh như thế nào theo thời gian khi các thiên hà nhỏ hơn được hợp nhất để tạo thành những khối lớn hơn, theo Bou Bouwens.
Các thiên hà được quan sát trong cuộc khảo sát này nhỏ hơn nhiều so với Dải Ngân hà của chúng ta và các thiên hà khổng lồ khác được thấy ngày nay trong vũ trụ gần đó. Những thiên hà ban đầu này cũng bị đốt cháy với sự hình thành sao, phát ra ánh sáng xanh chuyển sang ánh sáng đỏ trong hành trình 13 tỷ năm của nó tới các máy dò nhạy cảm Hubble.
Đây là một điều khá tuyệt vời khi chúng ta có thể nhìn lại 13 tỷ năm thời gian. Chúng tôi nhìn vào các thiên hà đã phát triển từ các tiền thân nhỏ hơn, nhưng nó chỉ có vài trăm triệu năm sau khi hình thành những ngôi sao đầu tiên, ông Ill Illworth nói.
Nếu Dải Ngân hà là một công dân cấp cao của thiên hà, thì những thiên hà này là trẻ mới biết đi hoặc trẻ mẫu giáo. Cho đến nay, các nhà nghiên cứu không thể phát hiện ra các thiên hà trẻ sơ sinh thậm chí nhỏ hơn phải hợp nhất để tạo thành các thiên hà sáng đầu tiên này.
Nhưng hạt của những thiên hà đầu tiên đó có thể được nhìn thấy trong bức xạ nền vi sóng vũ trụ, được đo gần đây và chính xác nhất bằng Máy dò dị hướng vi sóng Wilkinson (WMAP), cho thấy sự dao động mật độ nhẹ trong vũ trụ đồng nhất đáng kể khoảng 400.000 năm sau Big Bang.
Càng rất sớm trong quá trình tiến hóa của vũ trụ, mọi thứ đều rất suôn sẻ. Nhưng theo thời gian, vũ trụ ngày càng trở nên lộn xộn hơn khi trọng lực kéo vật chất vào các khu vực dày đặc hơn, ông Bou Bouwens nói. Quan sát của chúng ta về các thiên hà ban đầu cho phép chúng ta đo lường vũ trụ phát triển nhanh như thế nào từ các cụm nhỏ hơn đến lớn hơn.
Việc phát hiện các thiên hà đầu tiên hình thành sẽ có thể với người kế nhiệm Hubble, Kính viễn vọng Không gian James Webb, hiện đang được lên kế hoạch ra mắt vào năm 2013, Illingworth nói. Thông tin bổ sung về tìm kiếm các thiên hà đầu tiên có sẵn trên web tại địa chỉ http://firstgalaxies.ucolick.org/.
Nguồn gốc: Bản tin UCSC
