13 thiên hà xa xôi được tìm thấy trong một mẫu bầu trời. Tín dụng hình ảnh: ESO. Nhấn vào đây để phóng to.
Đây là một trong những mục tiêu chính của vũ trụ học quan sát để theo dõi cách các thiên hà hình thành và phát triển và so sánh nó với các dự đoán từ các mô hình lý thuyết. Do đó, điều cần thiết là phải biết chính xác nhất có thể có bao nhiêu thiên hà có mặt trong Vũ trụ ở các thời đại khác nhau.
Điều này nói thì dễ hơn làm. Thật vậy, nếu việc đếm các thiên hà từ các hình ảnh thiên văn sâu tương đối đơn giản, việc đo khoảng cách của chúng - do đó, kỷ nguyên trong lịch sử của vũ trụ nơi chúng ta nhìn thấy [1] - khó khăn hơn nhiều. Điều này đòi hỏi phải lấy phổ của thiên hà và đo độ dịch chuyển của nó [2].
Tuy nhiên, đối với các thiên hà mờ nhất - rất có thể là xa nhất và do đó lâu đời nhất - điều này đòi hỏi rất nhiều thời gian quan sát trên kính thiên văn lớn nhất. Do đó, cho đến nay, các nhà thiên văn học trước tiên phải lựa chọn cẩn thận các thiên hà dịch chuyển đỏ cao ứng cử viên, để giảm thiểu thời gian dành cho việc đo khoảng cách. Nhưng dường như các nhà thiên văn học đã quá cẩn thận khi làm như vậy, và do đó đã có một bức tranh sai lầm về dân số các thiên hà.
Sẽ tốt hơn nếu chỉ đơn giản là quan sát thấy trong một mảng trên bầu trời, tất cả các thiên hà đều sáng hơn một giới hạn nhất định. Nhưng nhìn vào một đối tượng tại một thời điểm sẽ làm cho một nghiên cứu như vậy là không thể.
Để vượt qua thử thách, một nhóm các nhà thiên văn học người Pháp và Ý [3] đã sử dụng kính viễn vọng lớn nhất có thể với một thiết bị rất chuyên dụng, rất nhạy, có thể quan sát đồng thời một số lượng rất lớn các vật thể (mờ nhạt) trong vũ trụ xa xôi.
Các nhà thiên văn học đã sử dụng Máy quang phổ đa vật thể VIsible (VIMOS) trên Melipal, một trong những kính viễn vọng dài 8.2 m của Mảng kính viễn vọng rất lớn ESO. VIMOS có thể quan sát quang phổ của khoảng 1.000 thiên hà trong một lần phơi sáng, từ đó có thể đo được các dịch chuyển đỏ, từ đó có thể đo được khoảng cách. Khả năng quan sát hai thiên hà cùng một lúc sẽ tương đương với việc sử dụng hai Kính thiên văn Đơn vị VLT cùng một lúc. VIMOS do đó nhân lên hiệu quả của hiệu quả của VLT hàng trăm lần.
Điều này làm cho nó có thể hoàn thành trong một vài giờ quan sát mà sẽ mất vài tháng chỉ một vài năm trước đây. Với khả năng năng suất cao hơn gấp mười lần so với các công cụ cạnh tranh, VIMOS lần đầu tiên cung cấp khả năng tiến hành một cuộc điều tra dân số không thiên vị về Vũ trụ xa xôi.
Sử dụng hiệu quả cao của công cụ VIMOS, nhóm các nhà thiên văn học đã bắt tay vào Khảo sát sâu VIMOS VLT (VVDS) với mục đích là đo một số mảng trên bầu trời, độ dịch chuyển của tất cả các thiên hà sáng hơn 24 độ đỏ, đó là , các thiên hà có độ mờ lên tới 16 triệu so với những gì mắt không nhìn thấy có thể nhìn thấy.
Trong tổng số khoảng 8.000 thiên hà chỉ được chọn trên cơ sở độ sáng quan sát được của chúng trong ánh sáng đỏ, gần 1.000 thiên hà hình thành sao sáng và mạnh mẽ đã được phát hiện ở thời điểm 1.500 đến 4.500 triệu năm sau Vụ nổ lớn (dịch chuyển giữa 1,4 và 5) .
Nói về sự ngạc nhiên của chúng tôi, Olivier Le F? Vre, từ Phòng thí nghiệm Lao động, là người đồng sáng lập dự án VVDS, cao hơn gấp hai đến sáu lần so với các tác phẩm trước đó. Những thiên hà này đã bị bỏ lỡ vì các cuộc khảo sát trước đây đã chọn các đối tượng theo cách hạn chế hơn nhiều so với chúng ta. Và họ đã làm như vậy để đáp ứng hiệu quả thấp hơn nhiều của thế hệ nhạc cụ trước đó.
Trong khi các quan sát và mô hình liên tục chỉ ra rằng Vũ trụ chưa hình thành nhiều ngôi sao trong một tỷ năm đầu tiên của vũ trụ, thì phát hiện của các nhà khoa học kêu gọi một sự thay đổi đáng kể trong bức tranh này.
Kết hợp quang phổ của tất cả các thiên hà trong một phạm vi dịch chuyển đỏ nhất định (tức là thuộc cùng một thời đại), các nhà thiên văn học có thể ước tính lượng sao hình thành trong các thiên hà này. Họ phát hiện ra rằng các thiên hà trong Vũ trụ trẻ biến thành các ngôi sao từ 10 đến 100 lần khối lượng Mặt trời của chúng ta trong một năm.
Phát hiện này ngụ ý rằng các thiên hà hình thành nhiều ngôi sao sớm hơn trong cuộc sống của Vũ trụ so với suy nghĩ trước đây, Gianpaolo Vettolani, đồng lãnh đạo khác của dự án VVDS, làm việc tại INAF-IRA ở Bologna (Ý). Những quan sát này sẽ đòi hỏi sự đánh giá lại sâu sắc các lý thuyết của chúng ta về sự hình thành và tiến hóa của các thiên hà trong một vũ trụ đang thay đổi.
Hiện tại, các nhà thiên văn học vẫn giải thích làm thế nào người ta có thể tạo ra một quần thể thiên hà lớn như vậy, tạo ra nhiều ngôi sao hơn so với trước đây, vào thời điểm Vũ trụ chiếm khoảng 10-20% tuổi hiện tại.
Nguồn gốc: ESO News Release
