Thiên hà hình đĩa xoay cổ xưa nhất được phát hiện thách thức các lý thuyết hiện tại về tiến hóa vũ trụ và thiên hà

[ChanhKien.org]

Theo quan điểm chủ đạo hiện nay trong giới thiên văn học, vũ trụ của chúng ta bắt nguồn từ Vụ nổ lớn (Big Bang. Những thiên hà lúc sơ khai trông rất nhỏ và rất hỗn loạn. Sau đó, những thiên hà sơ khai hỗn loạn này sáp nhập với nhau và phát triển thành hình dạng mượt hơn với tốc độ cực kì chậm. Lý thuyết hiện tại cho rằng, để một thiên hà có được trật tự với hình dạng đĩa xoay và cấu trúc gọn gàng như các cánh tay xoắn ốc như hệ Ngân Hà của chúng ta, cần phải trải qua hàng tỉ năm tiến hóa. Tuy nhiên, sự phát hiện ra thiên hà REBELS-25 đã thách thức tiêu chuẩn thời gian này.

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện một thiên hà có hình dạng giống hệ Ngân Hà ở xa nhất từng được quan sát từ trước tới nay. Thiên hà dạng đĩa này được đặt tên là REBELS-25, trông có cấu trúc trật tự như các thiên hà hiện nay, tuy nhiên chúng ta lại đang quan sát trạng thái của thiên hà này ở thời điểm khi vũ trụ chỉ mới hình thành được 700 triệu năm.

Thiên hà REBELS-25, thiên hà có dạng đĩa xoay “xa nhất và sớm nhất từng được phát hiện” (Image credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Rowland et al.)

Trong nghiên cứu được công bố trên “Thông báo hàng tháng của Hội Thiên văn học Hoàng gia” này, các nhà thiên văn học đã phát hiện REBELS-25 là thiên hà có hình dạng đĩa xoay rõ rệt ở xa nhất từng được khám phá. Theo lý thuyết Vụ nổ lớn Big Bang, thiên hà này chỉ mới 700 triệu năm tuổi tại thời điểm quan sát được, tức là chỉ bằng 5% tuổi hiện tại của vũ trụ (13,8 tỉ năm), điều này khiến trạng thái xoay có trật tự của REBELS-25 là điều nằm ngoài dự đoán. Lucie Rowland, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Leiden và là tác giả chính của nghiên cứu này cho biết: “Nhìn thấy một thiên hà tương tự như hệ Ngân Hà của chúng ta, và bị chi phối mạnh mẽ bởi vận động xoay tròn quanh một tâm, điều này đã thách thức hiểu biết của chúng ta về cách mà các thiên hà trong vũ trụ sơ khai nhanh chóng tiến hóa thành các thiên hà có trật tự trong vũ trụ hiện nay”.

Thiên hà REBELS-25 đã từng được phát hiện bởi chính nhóm nghiên cứu này trong một lần quan sát trước đây bằng cách sử dụng hệ thống ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) – một mạng lưới gồm 66 kính viễn vọng vô tuyến được đặt tại sa mạc Atacama ở Bắc Chile – cho thấy có dấu hiệu của vận động xoay, tuy nhiên vì độ phân giải của dữ liệu không đủ cao nên chưa thể khẳng định.

Để làm sáng tỏ cấu trúc và vận động của thiên hà sơ khai này chính xác hơn, nhóm nghiên cứu tiếp tục quan sát nó bằng hệ thống ALMA, nhưng lần này với độ phân giải cao hơn. Kết quả cho thấy, một bộ phận khí trong REBELS-25 đang vận chuyển hướng về phía Trái Đất, trong khi một bộ phận khác di chuyển ra xa Trái Đất. Điều này có thể là do một hiện tượng gọi là chuyển dịch xanh và chuyển dịch đỏ.

Sự chuyển động của khối khí lạnh trong thiên hà REBELS-25 quan sát bởi ALMA. Màu xanh da trời biểu thị sự chuyển động hướng về phía Trái Đất và màu đỏ biểu thị chuyển động hướng ra xa Trái Đất, với gam màu tối hơn biểu thị vận chuyển nhanh hơn. Trong trường hợp này, đường phân chia đỏ-xanh trong hình ảnh thu được thể hiện rõ ràng rằng vật thể đang xoay. Điều này khiến thiên hà REBELS-25 trở thành thiên hà đĩa xoay xa nhất từng được phát hiện. (Image credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Rowland et al.)

Khi một nguồn sáng dịch chuyển hướng về gần Trái Đất, bước sóng của ánh sáng sẽ bị nén lại, làm cho ánh sáng “dịch chuyển” về phía “đầu xanh” (những ánh sáng có bước sóng ngắn) trên phổ điện từ. Do đó, nguồn sáng di chuyển gần về phía chúng ta sinh ra “chuyển dịch xanh”. Mặt khác, nếu một nguồn sáng dịch chuyển hướng ra xa chúng ta, bước sóng ánh sáng mà nó phát ra bị kéo giãn, tạo ra sự dịch chuyển về phía “đầu đỏ” của phổ điện từ.

Nghiên cứu mới này xác nhận rằng REBELS-25 đã phá vỡ kỷ lục, trở thành thiên hà sớm nhất, xa nhất và xoay nhanh nhất từng thấy.

Renske Smit, nhà nghiên cứu tại Đại học Liverpool John Moores Anh quốc và là đồng tác giả của nghiên cứu này nói: “ALMA là kính viễn vọng duy nhất hiện nay có độ nhạy và độ phân giải cao như thế này”.

Điều khiến người ta ngạc nhiên là, các dữ liệu thu được cũng cho thấy dấu vết của những đặc điểm phát triển hơn tương tự với hệ Ngân Hà, ví như những vật thể tạo thành thanh trung tâm kéo dài và thậm chí là các cánh tay xoắn ốc, mặc dù nhiều quan sát hơn cần được thực hiện để xác nhận điều này. Rowland nói: “Tìm kiếm bằng chứng cho những cấu trúc tiến hóa hơn sẽ là một khám phá thú vị, vì REBELS-25 sẽ trở thành thiên hà xa nhất từng phát hiện có được cấu trúc như vậy”.

Những quan sát trong tương lai về REBELS-25 và sự khám phá những thiên hà đĩa xoay sơ khai khác có khả năng sẽ làm thay đổi hiểu biết của chúng ta về sự hình thành các thiên hà sơ khai và sự tiến hóa của toàn bộ vũ trụ.

Nguồn:

1. https://www.space.com/the-universe/record-breaking-ancient-galaxy-challenges-cosmic-evolution-theories 2. https://www.eso.org/public/news/eso2415/

Dịch từ: https://www.zhengjian.org/node/293140