Nhóm nghiên cứu, bao gồm một nhà thiên văn học từ Đại học California, Riverside, đã thực hiện khám phá này bằng cách sử dụng… Kính viễn vọng Không gian James Webb.

Sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb, một nhóm quốc tế bao gồm nhà thiên văn học Alexander de la Vega thuộc Đại học California, Riverside (UCR), đã phát hiện ra thiên hà giống thiên hà xoắn ốc có rào cản xa nhất. dải Ngân Hà điều đã được quan sát cho đến nay.

Cho đến nay, người ta cho rằng không thể quan sát được các thiên hà xoắn ốc có rào chắn như Dải Ngân hà trước khi vũ trụ ước tính khoảng 13,8 tỷ năm tuổi, bằng một nửa tuổi hiện tại.

Nghiên cứu đăng trên tạp chí thiên nhiên Tuần này, nó được dẫn dắt bởi các nhà khoa học tại Trung tâm Sinh học vũ trụ ở Tây Ban Nha.

“Thiên hà này có tên là Ceres-2112, được hình thành ngay sau khi xuất hiện vụ nổ lớnđồng tác giả de la Vega, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Khoa Vật lý và Thiên văn học cho biết. “Phát hiện của ceers-2112 cho thấy các thiên hà trong vũ trụ sơ khai có thể có trật tự như Dải Ngân hà. Điều này thật đáng ngạc nhiên vì các thiên hà hỗn loạn hơn nhiều trong vũ trụ sơ khai và rất ít trong số chúng có cấu trúc tương tự như Dải Ngân hà. ”

Hiểu các thanh thiên hà

Ceers-2112 có một quầy bar ở trung tâm. De la Vega giải thích rằng thanh thiên hà là một cấu trúc được tạo thành từ các ngôi sao trong các thiên hà. Các quán rượu ở Hungary giống như những quán bar trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, giống như một thanh kẹo. Ông cho biết có thể tìm thấy các thanh ở các thiên hà không có dạng xoắn ốc, nhưng chúng rất hiếm.

“Hầu hết tất cả các thanh đều được tìm thấy trong các thiên hà xoắn ốc,” de la Vega, người gia nhập UCLA năm ngoái sau khi lấy bằng tiến sĩ thiên văn học tại Đại học Johns Hopkins, cho biết. “Thanh trong CEERS-2112 gợi ý rằng các thiên hà đã trưởng thành và trở nên có tổ chức nhanh hơn nhiều so với những gì chúng ta nghĩ trước đây, điều đó có nghĩa là một số khía cạnh trong lý thuyết của chúng ta về sự hình thành và tiến hóa thiên hà cần phải được sửa đổi.”

Một minh họa nghệ thuật về thiên hà xoắn ốc có giới hạn Circe-2112, được quan sát trong vũ trụ sơ khai. Trái đất được phản chiếu trong một bong bóng tưởng tượng bao quanh thiên hà, cho thấy mối quan hệ giữa Dải Ngân hà và CEERS-2112. Nhà cung cấp hình ảnh: Luca Costantin/CAB/CSIC-INTA

Sự hiểu biết trước đây của các nhà thiên văn học về sự tiến hóa của thiên hà là phải mất vài tỷ năm để các thiên hà trở nên có tổ chức đủ để phát triển các thanh.

“Việc phát hiện ra Ceers-2112 cho thấy nó có thể xảy ra chỉ trong một phần nhỏ thời gian đó, khoảng một tỷ năm hoặc ít hơn,” de la Vega nói.

Theo ông, các thanh thiên hà được cho là hình thành trong các thiên hà xoắn ốc với các ngôi sao quay một cách có trật tự, như trong Dải Ngân hà.

“Trong những thiên hà như vậy, các thanh có thể hình thành một cách tự phát do sự mất ổn định trong cấu trúc xoắn ốc hoặc hiệu ứng hấp dẫn từ thiên hà lân cận,” de la Vega nói. “Trước đây, khi vũ trụ còn rất trẻ, các thiên hà không ổn định và hỗn loạn, người ta cho rằng các thanh không thể hình thành hoặc tồn tại lâu dài trong các thiên hà ở vũ trụ sơ khai.

Ý nghĩa của khám phá và những đóng góp của nó

Việc phát hiện ra Ceers-2112 được kỳ vọng sẽ thay đổi ít nhất hai khía cạnh của thiên văn học.

Alexander de la Vega là nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học California, Riverside. Nhà cung cấp hình ảnh: Alexander de la Vega, UC Riverside

“Đầu tiên, các mô hình lý thuyết về sự hình thành và tiến hóa của thiên hà sẽ cần tính đến việc một số thiên hà trở nên đủ ổn định để chứa các thanh từ rất sớm trong lịch sử vũ trụ,” de la Vega nói. “Những mô hình này có thể cần phải điều chỉnh theo lượng vật chất tối hình thành các thiên hà trong vũ trụ sơ khai, vì vật chất tối được cho là ảnh hưởng đến tốc độ hình thành các thanh. Thứ hai, việc phát hiện ra CEERS-2112 cho thấy các cấu trúc như thanh có thể được phát hiện.” khi vũ trụ còn rất trẻ. Điều này quan trọng vì các thiên hà trong quá khứ xa xôi nhỏ hơn so với hiện nay, khiến cho việc tìm kiếm các thanh trở nên khó khăn hơn. Việc phát hiện ra CEERS-2112 mở đường cho việc khám phá thêm các thanh trong vũ trụ trẻ.

De la Vega đã giúp nhóm nghiên cứu bằng cách ước tính độ dịch chuyển đỏ và các tính chất của Ceers-2112. Ông cũng đóng góp vào việc giải thích các phép đo.

“Dịch chuyển đỏ là một đặc tính có thể quan sát được của một thiên hà, cho biết nó ở khoảng cách bao xa và có thể nhìn thấy thiên hà đó bao xa, và nó là kết quả của tốc độ ánh sáng hữu hạn,” ông nói.

Điều làm de la Vega ngạc nhiên nhất về việc phát hiện ra Ceers-2112 là mức độ hạn chế các đặc tính hình que của nó.

“Ban đầu, tôi nghĩ rằng việc phát hiện và ước tính đặc tính của các thanh trong các thiên hà như SEARS-2112 sẽ gặp nhiều sai số đo lường,” ông nói. “Nhưng sức mạnh của Kính viễn vọng Không gian James Webb và chuyên môn của nhóm nghiên cứu đã giúp chúng tôi thiết lập những hạn chế mạnh mẽ về kích thước và hình dạng của thanh.”

Tại UCLA, de la Vega giám sát hoạt động tiếp cận thiên văn học. Anh ấy lên kế hoạch cho các đêm sử dụng kính viễn vọng trong và ngoài khuôn viên trường, đồng thời đến thăm các trường học địa phương để thuyết trình về thiên văn học. Ông cũng chủ trì một loạt các buổi tọa đàm về thiên văn học đại chúng mang tên “Thứ Năm vũ trụ”, cũng như các sự kiện chỉ diễn ra một lần cho những dịp đặc biệt, chẳng hạn như các bữa tiệc xem nhật thực.

Bài báo có tiêu đề “Thiên hà xoắn ốc có thanh ngang giống như Dải Ngân hà ở độ dịch chuyển đỏ 3”.

Tham khảo: “Thiên hà xoắn ốc có thanh chắn giống như Dải Ngân hà ở độ dịch chuyển đỏ 3” của Luca Costantin, Pablo G. Pérez González, Yuchen Gu, Chiara Buteta, Sharda Goji, Michaela B. Bagley, Guillermo Barro, Jehan S. Kartaltepe, Anton M. Kokemoyer, Cristina Capello, Enrico Maria Corsini, Jairo Méndez Abreu, Alexandre de la Vega, Karthik J. Iyer, Laura Bisgiello, Yingjie Cheng, Lorenzo Morelli, Pablo Arrabal Haro, Fernando Buitrago, M. C. Cooper, Avishay Dekel, Mark Dickinson và Stephen L. Finkelstein, Mauro Giavalesco, Benny W. Holwerda, Mark Huertas-Company và Ray A. Lucas, Casey Papovich, Nor Pierzkal, Liz-Marie Seely, Jesús Vega-Ferrero, Stijn Waits và Leigh Aaron Young, ngày 8 tháng 11 năm 2023, thiên nhiên.
doi: 10.1038/s41586-023-06636-x