Các nhà thiên văn quan sát quá trình hợp nhất một thiên hà khổng lồ cách đây 1,2 tỷ năm sau Big Bang

Trong lĩnh vực nghiên cứu vũ trụ sơ khai, hình ảnh về các thiên hà đang trong bước hợp nhất hiếm khi được ghi nhận. Mô hình vũ trụ học hiện đại cho rằng các thiên hà không hình thành một cách đồng loạt mà phát triển dần thông qua sáp nhập nhiều thiên hà nhỏ hơn trong hàng tỷ năm. Vì vậy, việc phát hiện một hệ thiên hà nhỏ gọn trong giai đoạn sớm của vũ trụ là minh chứng quan trọng để kiểm chứng giả thuyết này.

Nhóm nghiên cứu do Ronaldo Laishram của Đài thiên văn quốc gia Nhật Bản dẫn đầu đã khảo sát một tiền nhóm thiên hà gọi là SCGG-z5 gồm sáu thiên hà. Khoảng cách của các thiên hà này đã được xác nhận bằng kỹ thuật phổ phân tích ánh sáng. Hình ảnh sâu sắc từ kính viễn vọng không gian James Webb cho thấy toàn bộ nhóm thiên hà này chỉ chiếm không gian rộng khoảng 52.000 năm ánh sáng, tương đương một nửa đường kính thiên hà Milky Way của chúng ta.

Kết quả quan sát cho thấy ba trong số sáu thiên hà đang hình thành sao với tốc độ bằng hoặc vượt mức trung bình cho thời điểm vũ trụ chỉ mới 1,2 tỷ năm tuổi. Đặc biệt, một thiên hà nổi bật với tốc độ tạo sao nhanh hơn nhiều so với mức thông thường.

Cùng với đó, hình dạng bất thường và méo mó của các thiên hà là dấu hiệu rõ ràng của tương tác lực hấp dẫn giữa chúng. Bản đồ hình thành sao cho thấy khí đang di chuyển tập trung về phía trung tâm một số thiên hà, thúc đẩy sự ra đời của các ngôi sao mới trong bối cảnh hợp nhất này.

Nghiên cứu còn đo tốc độ chuyển động của sáu thiên hà để phân tích tính năng động của hệ thống. Kết quả cho thấy nhóm thiên hà hoạt động rất sôi động và không ổn định, với các thiên hà di chuyển đủ nhanh để tiến gần nhau nhiều lần trong khoảng thời gian 14 triệu năm.

Số liệu được đối chiếu với mô phỏng vũ trụ học từ dự án EAGLE cho phép các nhà khoa học dự đoán rằng sau khoảng 400 triệu năm kể từ thời điểm quan sát, sáu thiên hà sẽ hợp nhất thành một thiên hà lớn duy nhất. Thiên hà mới dự kiến sẽ tiếp tục tăng trưởng khối lượng sao, đạt gần 100 tỷ lần khối lượng mặt trời, trở thành thiên hà sáng nhất trung tâm một nhóm cụm thiên hà trong tương lai.

Toàn bộ quá trình từ lúc bắt đầu hình thành sao cho đến khi hợp nhất hoàn chỉnh dự kiến kéo dài khoảng 800 triệu năm, với giai đoạn quan sát được xem là khoảnh khắc quan trọng thể hiện sự tiến hóa của vũ trụ sơ khai.

SCGG-z5 được đánh giá như một bằng chứng quan sát trực tiếp tuyệt vời cho thấy cách các nhóm thiên hà đầu tiên hình thành trong vũ trụ. Nhóm nghiên cứu hy vọng các quan sát kế tiếp bằng kính viễn vọng James Webb và kính vô tuyến ALMA sẽ xác nhận liệu các tương tác hấp dẫn có phải là nguyên nhân chính tạo nên sự khác biệt và tiến hóa trong nhóm thiên hà này.

Phát hiện góp phần làm sáng tỏ quá trình phức tạp hình thành các thiên hà khổng lồ, đồng thời mở rộng hiểu biết sâu sắc về cấu trúc và tiến hóa của vũ trụ trong giai đoạn đầu.

Bài viết được biên tập với sự hỗ trợ của công cụ trí tuệ nhân tạo (AI), tổng hợp từ các nguồn tin dẫn bên dưới và đã qua kiểm duyệt của toà soạn Quang Minh Việt Nam.