Kính thiên văn James Webb hé lộ bí ẩn về thiên hà đĩa

Peering back in time over 11 billion years, Kính thiên văn Không gian James Webb (NASA) đã cung cấp hình ảnh rõ nét nhất về cách các thiên hà đĩa tự hình thành. Nghiên cứu mới xác nhận rằng các thiên hà đầu tiên hình thành một vòng đĩa dày, phồng chứa các ngôi sao, trước khi một vòng đĩa mỏng hơn, rõ nét hơn phát triển bên trong nó.

Khám phá lịch sử hình thành thiên hà đĩa qua 11 tỷ năm

Các nhà thiên văn học từ lâu đã tìm cách hiểu tại sao các thiên hà như Dải Ngân Hà của chúng ta lại có cấu trúc kép – một vòng đĩa dày gồm các ngôi sao cũ, cao 3.000 năm ánh sáng, và một vòng đĩa mỏng hơn, cao 1.000 năm ánh sáng, chứa các ngôi sao trẻ hơn. Bằng cách phân tích mẫu 111 thiên hà, một nhóm nghiên cứu do Takafumi Tsukui thuộc Đại học Quốc gia Úc (ANU) dẫn đầu đã tìm thấy một mô hình rõ ràng trong quá trình hình thành của chúng.

Nghiên cứu này, lần đầu tiên được công bố trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, đã tận dụng khả năng độc đáo của kính Webb để nhìn xuyên qua bụi vũ trụ và phát hiện ánh sáng mờ nhạt của các ngôi sao cũ. Điều này cho phép nhóm lần đầu tiên phân giải cấu trúc đĩa của các thiên hà trong vũ trụ sơ khai. Phát hiện của họ cho thấy các thiên hà đều hình thành một vòng đĩa dày trước, sau đó là một vòng đĩa mỏng.

Thời gian của quá trình này phụ thuộc vào khối lượng của thiên hà. Các thiên hà khối lượng lớn phát triển vòng đĩa mỏng của chúng khoảng 8 tỷ năm trước, trong khi các thiên hà khối lượng thấp hơn mất nhiều thời gian hơn, hình thành vòng đĩa mỏng của chúng khoảng 4 tỷ năm trước.

Mô hình “đĩa khí hỗn loạn” và sự tiến hóa của Dải Ngân Hà

Những quan sát này hỗ trợ “mô hình đĩa khí hỗn loạn” (turbulent gas disk). Trong kịch bản này, vũ trụ sơ khai là một nơi hỗn loạn, nơi các đám mây khí hỗn loạn đã thúc đẩy quá trình hình thành sao mạnh mẽ và lan rộng, tạo ra vòng đĩa dày ban đầu. Khi các ngôi sao hình thành, lực hấp dẫn của chúng đã ổn định đám mây khí, khiến nó lắng xuống thành vòng đĩa mỏng hơn, có trật tự hơn, nơi quá trình hình thành sao tiếp tục diễn ra. Các thiên hà khối lượng lớn, hiệu quả hơn trong việc chuyển đổi khí thành sao, đã ổn định và hình thành vòng đĩa mỏng của chúng sớm hơn nhiều.

Hiểu biết mới này giúp đặt lịch sử của Dải Ngân Hà vào bối cảnh vũ trụ, vì mốc thời gian được quan sát trong nghiên cứu phù hợp với giai đoạn hình thành ước tính của vòng đĩa mỏng trong thiên hà của chúng ta. Các nhà nghiên cứu ANU — Tsukui và Wisnioski đã dẫn đầu phân tích khoa học và diễn giải dữ liệu từ Kính thiên văn Không gian James Webb của NASA. Đối với những người đam mê thiên văn học, Kính thiên văn phản xạ Newton 130EQ (hiện có giá 299,99 USD trên Amazon, khoảng 7,6 triệu VNĐ) cung cấp một cách hợp lý để khám phá bầu trời.