Các nhà khoa học sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb đã xác định được một thiên hà cổ xưa và xa xôi, cung cấp bằng chứng cho thấy một giai đoạn chuyển tiếp quan trọng đưa vũ trụ sơ khai ra khỏi "thời kỳ đen tối" của nó đã xảy ra sớm hơn so với suy nghĩ trước đây.

Webb, bằng cách nhìn xuyên qua những khoảng cách vũ trụ rộng lớn, đang nhìn lại rất xa trong quá khứ, đã quan sát thiên hà có tên JADES-GS-z13-1 khi nó tồn tại khoảng 330 triệu năm sau sự kiện Vụ Nổ Lớn khởi đầu vũ trụ cách đây khoảng 13,8 tỷ năm, các nhà nghiên cứu cho biết.

Để so sánh, Trái Đất khoảng 4,5 tỷ năm tuổi.

Vũ trụ được cho là đã trải qua một sự giãn nở nhanh chóng và theo cấp số nhân trong một phần nhỏ của giây sau Vụ Nổ Lớn. Sau khi nguội đi đủ, đã có một giai đoạn gọi là thời kỳ đen tối vũ trụ khi vũ trụ sơ khai được bao phủ trong một lớp sương mù dày đặc của khí hydro ở trạng thái trung hòa điện.

Sau đó là một thời kỳ gọi là kỷ nguyên tái ion hóa khi vũ trụ bắt đầu tỏa sáng lần đầu tiên. Webb đã thu được bằng chứng cho thấy JADES-GS-z13-1, một trong những thiên hà sơ khai nhất được biết đến, đã thực hiện quá trình chuyển đổi sang kỷ nguyên này.

Nhà vật lý thiên văn Joris Witstok thuộc Trung tâm Bình minh Vũ trụ của Đại học Copenhagen và Viện Niels Bohr, tác giả chính của nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, cho biết: "Trong JADES-GS-z13-1, Webb đã xác nhận một trong những thiên hà xa xôi nhất được biết đến cho đến nay".

Witstok nói: "Không giống như bất kỳ thiên hà xa xôi tương tự nào khác, nó cho thấy một dấu hiệu rất rõ ràng, đặc trưng cho thấy thiên hà chứa một nguồn bức xạ tử ngoại năng lượng cực kỳ mạnh mẽ và đã bắt đầu quá trình tái ion hóa sớm một cách bất ngờ".

Thời điểm những ngôi sao, lỗ đen và thiên hà đầu tiên của vũ trụ hình thành được gọi là bình minh vũ trụ. Khi chúng hình thành, bức xạ tử ngoại mà chúng phát ra đã thay đổi hóa học khí hydro trung hòa trong một quá trình gọi là tái ion hóa và cho phép ánh sáng tử ngoại thoát ra, có hiệu quả là "bật đèn" trong vũ trụ.

Nhà vật lý thiên văn và đồng tác giả nghiên cứu Kevin Hainline thuộc Đài quan sát Steward của Đại học Arizona cho biết: "Vũ trụ, sau Vụ Nổ Lớn, là một hỗn hợp của hydro, heli và vật chất tối, từ từ nguội đi. Cuối cùng, vũ trụ ở trạng thái hoàn toàn mờ đục đối với bức xạ tử ngoại năng lượng cao. Hydro trôi nổi ở trạng thái trung hòa, nghĩa là mỗi nguyên tử hydro nhỏ đều có một electron liên kết với nó".

Hainline nói: "Nhưng khi những ngôi sao và thiên hà đầu tiên bắt đầu hình thành từ khí vũ trụ sơ khai này, bức xạ tử ngoại từ các ngôi sao trẻ và từ các lỗ đen siêu khối lượng đang phát triển bắt đầu đánh bật các electron ra khỏi các nguyên tử hydro trung hòa này. Và trong hàng trăm triệu năm, vũ trụ đã chuyển từ trạng thái mờ đục đối với ánh sáng tử ngoại sang trạng thái trong suốt đối với ánh sáng tử ngoại, đó là trạng thái mà chúng ta đang ở bây giờ".

Các nhà nghiên cứu cho biết ánh sáng mà Webb phát hiện được trong thiên hà này có thể đến từ sự hình thành sao mạnh mẽ trong nhân thiên hà, sự hiện diện của một lỗ đen siêu khối lượng đang phát triển ở lõi thiên hà đang nuốt chửng vật chất xung quanh một cách dữ dội, hoặc sự kết hợp của cả hai yếu tố đó.

Thiên hà này có chiều rộng khoảng 230 năm ánh sáng, nhỏ hơn hàng trăm lần so với Ngân Hà. Một năm ánh sáng là khoảng cách ánh sáng đi được trong một năm, 5,9 nghìn tỷ dặm (9,5 nghìn tỷ km).

Webb, được NASA phóng vào năm 2022 và bắt đầu hoạt động vào năm 2023, đã bắt đầu cung cấp sự hiểu biết sâu sắc hơn về vũ trụ sơ khai. Nó chỉ phát hiện được bốn thiên hà có niên đại hơi sớm hơn thiên hà này, bao gồm cả thiên hà giữ kỷ lục hiện tại được quan sát thấy ở 294 triệu năm sau Vụ Nổ Lớn. Những thiên hà đó không hiển thị bằng chứng về sự tái ion hóa.

Các nhà nghiên cứu đã kinh ngạc khi thấy rằng JADES-GS-z13-1 cho thấy bằng chứng như vậy - dưới dạng một bong bóng lớn hydro ion hóa bao quanh nó - bởi vì quá trình tái ion hóa được cho là đã bắt đầu muộn hơn nhiều triệu năm.

Witstok nói: "Nhiều phép đo độc lập đã xác định chắc chắn rằng quá trình tái ion hóa chưa hoàn thành cho đến khi vũ trụ khoảng một tỷ năm tuổi - muộn hơn thiên hà này 700 triệu năm - đặt thiên hà này vào thời điểm có khả năng là khởi đầu của kỷ nguyên tái ion hóa. Chính xác khi nào nó bắt đầu là một trong những câu hỏi lớn còn bỏ ngỏ trong vũ trụ học".

© 2025 Reuters

Bản tiếng Việt của The Canada Life