Ghi chú hàng đầu của Kính viễn vọng Không gian James Webb Kết quả của những vụ sáp nhập thiên hà sớm cho thấy các ngôi sao được hình thành nhanh hơn và hiệu quả hơn những gì đã biết trước đây, tiết lộ những cụm sao phức tạp và thách thức các lý thuyết vũ trụ học hiện tại.

• Các thiên hà và các ngôi sao tiến hóa nhanh hơn vụ nổ lớn Hơn cả mong đợi.
• Hình ảnh chi tiết của một trong những thiên hà đầu tiên cho thấy sự phát triển nhanh hơn nhiều so với chúng ta nghĩ.

Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã thực hiện những quan sát chi tiết chưa từng có về vụ sáp nhập thiên hà đầu tiên từ trước đến nay. Họ cho rằng các ngôi sao tiến hóa nhanh hơn và hiệu quả hơn chúng ta nghĩ.

Họ đã sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) để quan sát vật thể khổng lồ này khi nó tồn tại 510 triệu năm sau Vụ nổ lớn – khoảng 13 tỷ năm trước.

Tiến sĩ Kit Boyett, thành viên nghiên cứu 3D của ASTRO tại các thiên hà sơ khai, từ Đại học Melbourne, cho biết: “Khi chúng tôi thực hiện những quan sát này, thiên hà này lớn hơn 10 lần so với bất kỳ thiên hà nào khác được phát hiện trong vũ trụ sơ khai”. Ông là tác giả chính của một bài báo được xuất bản gần đây trên Thiên văn học thiên nhiên. Bài viết bao gồm 27 tác giả từ 19 tổ chức ở Úc, Thái Lan, Ý, Mỹ, Nhật Bản, Đan Mạch và Trung Quốc.

Kính viễn vọng Không gian James Webb, được phóng vào năm 2021, cho phép các nhà thiên văn học quan sát vũ trụ sơ khai theo những cách mà trước đây không thể thực hiện được. Các vật thể xuất hiện dưới dạng các điểm sáng đơn lẻ qua các kính thiên văn trước đây, ví dụ: Kính viễn vọng Không gian Hubblecho thấy sự phức tạp của nó.

Kính viễn vọng Không gian James Webb hiển thị chi tiết về vụ sáp nhập thiên hà khổng lồ cách đây 13 tỷ năm. Tín dụng: Astro 3D

Giáo sư Michel Trinity, người phụ trách hợp đồng và chủ đề Thiên hà đầu tiên của ASTRO 3D cho biết: “Thật đáng ngạc nhiên khi thấy sức mạnh của Kính viễn vọng Không gian James Webb trong việc cung cấp cái nhìn chi tiết về các thiên hà ở rìa của vũ trụ quan sát được, từ đó quay ngược thời gian”. tại Đại học Melbourne. Giáo sư Trinity cho biết thêm: “Đài quan sát không gian này thay đổi hiểu biết của chúng ta về sự hình thành thiên hà ban đầu”.

Các quan sát trong bài báo hiện tại cho thấy một thiên hà bao gồm một số cụm với hai thành phần trong cụm chính và một cái đuôi dài, cho thấy sự hợp nhất đang diễn ra của hai thiên hà thành một thiên hà lớn hơn.

“Việc hợp nhất vẫn chưa kết thúc. Chúng ta có thể nói điều đó qua thực tế là chúng ta vẫn có thể nhìn thấy hai vật thể. Cái đuôi dài có thể là kết quả của một số vật chất bị ném sang một bên trong quá trình hợp nhất, chúng sẽ bị loại bỏ. Tiến sĩ Boyett nói: “Điều này cho chúng ta biết rằng đang có một vụ sáp nhập và đây là vụ sáp nhập xa nhất từ ​​trước đến nay”.

Những quan sát này và những quan sát khác sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb đang thúc đẩy các nhà vật lý thiên văn xem xét lại mô hình của họ về những năm đầu của vũ trụ.

Tiến sĩ Boyett cho biết: “Với James Webb, chúng ta nhìn thấy nhiều vật thể trong vũ trụ sơ khai hơn những gì chúng ta mong đợi và những vật thể này cũng nặng hơn chúng ta nghĩ”. “Vũ trụ học của chúng ta không hẳn là sai, nhưng sự hiểu biết của chúng ta về tốc độ hình thành các thiên hà có thể là do chúng có kích thước lớn hơn chúng ta nghĩ”.

Các thiên hà cổ đại khác. Tín dụng: Astro 3D

Phát hiện của nhóm Tiến sĩ Boyett cho thấy những thiên hà này có thể tích lũy khối lượng rất nhanh bằng cách hợp nhất.

Nhưng không chỉ kích thước của các thiên hà và tốc độ phát triển của chúng khiến Tiến sĩ Boyett ngạc nhiên. Bài báo của ông lần đầu tiên mô tả số lượng sao tạo nên các thiên hà đang hợp nhất, một chi tiết khác nhờ Kính viễn vọng Không gian James Webb.

“Khi chúng tôi so sánh phân tích quang phổ với hình ảnh của mình, chúng tôi phát hiện thấy hai điều khác nhau. Hình ảnh cho chúng tôi biết rằng số lượng sao rất ít, nhưng quang phổ cho thấy những ngôi sao rất già. Nhưng hóa ra cả hai đều đúng,” Boyett nói. Bởi vì chúng ta không có một nhóm sao mà là hai.”

“Những cư dân cũ đã ở đó từ lâu và điều chúng tôi nghĩ đang xảy ra là sự hợp nhất của các thiên hà đang tạo ra những ngôi sao mới và đó là những gì chúng tôi nhìn thấy trong hình ảnh – những ngôi sao mới nằm trên những cư dân cũ.”

Hầu hết các nghiên cứu về những vật thể ở xa này đều cho thấy những ngôi sao rất trẻ, nhưng điều này là do những ngôi sao trẻ sáng hơn và do đó ánh sáng của chúng chiếm ưu thế trong dữ liệu hình ảnh. Tuy nhiên, Kính viễn vọng Không gian James Webb cho phép quan sát chi tiết đến mức có thể phân biệt được hai nhóm.

Tiến sĩ Boyett nói: “Thực tế là phương pháp quang phổ chi tiết đến mức chúng ta có thể nhìn thấy những đặc điểm tinh tế của các ngôi sao cổ đại cho chúng ta biết rằng ngoài kia có nhiều thứ hơn chúng ta nghĩ”.

“Điều này không hoàn toàn đáng ngạc nhiên, vì chúng ta biết rằng trong suốt lịch sử của vũ trụ, có những đỉnh điểm hình thành sao mới vì nhiều lý do khác nhau và điều này dẫn đến sự hình thành nhiều quần thể sao.

“Nhưng đây là lần đầu tiên chúng tôi thực sự nhìn thấy chúng ở khoảng cách này.”

Bài viết có ý nghĩa lớn đối với mô hình hiện tại.

“Các mô phỏng của chúng tôi có thể tạo ra một vật thể tương tự như vật thể mà chúng tôi quan sát, có cùng độ tuổi với vũ trụ và có khối lượng gần bằng nhau. Tuy nhiên, nó cực kỳ hiếm, chỉ có một trong số chúng trong toàn bộ mô hình. Cơ hội quan sát “Những quan sát của chúng tôi cho thấy chúng tôi vô cùng may mắn hoặc những mô phỏng của chúng tôi sai và những điều như thế này phổ biến hơn chúng tôi nghĩ.”

“Điều chúng tôi nghĩ mình đang thiếu là các ngôi sao đang hình thành hiệu quả hơn và đó có thể là điều chúng tôi cần thay đổi trong mô hình của mình.”

Tham khảo: “Một thiên hà tương tác khổng lồ 510 triệu năm sau Vụ nổ lớn” của Kristan Boyett, Michele Trinti, Nisha Lithokawalit, Antonello Calabro, Benjamin Metha, Guido Roberts Borsani, Niccolò Dalmaso, Lilan Yang, Paola Santini, Tommaso Trio, Tucker Jones. Alaina Henry, Charlotte A. Mason, Takahiro Morishita, Themia Nanayakkara, Namrata Roy, Chen Wang, Adriano Fontana, Emiliano Merlin, Marco Castellano, Diego Paris, Marusha Bradac, Matt Malkan, Danilo Marchesini, Sara Mascia, Karl Glezbrook, Laura Pinterici. , Eros Vanzella và Benedetta Vulcani, ngày 7 tháng 3 năm 2024, Thiên văn học thiên nhiên.
doi: 10.1038/s41550-024-02218-7