Phát hiện thiên hà xuất hiện từ thuở vũ trụ mới hình thành

Với tên gọi là XMM-2599, thiên hà này hình thành những ngôi sao với tốc độ cực nhanh, sau đó chết. Lý do vũ trụ này đột nhiên ngừng hoạt động vẫn chưa được làm rõ.

"Trước cả khi vũ trụ chúng ta được 2 tỷ năm tuổi, XMM-2599 đã hình thành khối lượng lớn hơn Mặt Trời 300 tỷ lần, trở thành một thiên hà siêu nặng", Benjamin Forrest - nhà nghiên cứu sau tiến sĩ thuộc Khoa Vật lý và Thiên văn học UC Riverside, tác giả chính nghiên cứu cho hay.

"Đáng chú ý, XMM-2599 đã điên cuồng hình thành hầu hết ngôi sao của nó khi vũ trụ chưa đầy 1 tỷ năm tuổi, sau đó trở nên bất hoạt khi vũ trụ chỉ mới 1,8 tỷ năm tuổi", ông cho biết thêm.

Đài thiên văn W. M. Keck. Ảnh:Stock.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng quan sát từ Máy quang phổ đa đối tượng khám phá hồng ngoại của Đài thiên văn W. M. Keck để thực hiện các phép đo chi tiết về XMM-2599, xác định chính xác khoảng cách của nó.

"Trong kỷ nguyên này, rất hiếm thiên hà nào ngừng hình thành sao và cũng không có thiên hà nào nặng như XMM-2599", Gillian Wilson, giáo sư vật lý và thiên văn học tại UCR cho hay. "Sự tồn tại các thiên hà siêu nặng như XMM-2599 chứng minh thách thức mà các mô hình số phải đối mặt. Các mô hình dự đoán những thiên hà khổng lồ như thế rất hiếm ở hiện tại. Tuy nhiên, dự đoán cũng cho rằng các thiên hà đã tích cực hình thành sao".

“XMM-2599 trở nên thú vị, khác thường và đáng ngạc nhiên bởi nó không còn hình thành sao nữa, nguyên nhân có thể do thiên hà ngừng lấy nhiên liệu hoặc có thể lỗ đen của nó đã hình thành. Kết quả này yêu cầu thay đổi cách các mô hình ngừng hình thành sao đối với những thiên hà sơ khai", giáo sư Wilson cho biết thêm.

Từ trái sang phải mô tả quá trình tiến hóa có thể của XMM-2599. Bắt đầu, đây là một thiên hà đầy bụi hình thành sao cực nhanh, sau đó chết và giờ trở thành thiên hà cực sáng. Ảnh:NRAO/AUI/NSF/B. Saxton.

Nhóm nghiên cứu tìm thấy XMM-2599 hình thành các ngôi sao với hơn 1.000 đơn vị khối lượng Mặt Trời mỗi năm trong thời kỳ hoạt động đỉnh cao - tỷ lệ hình thành sao cực cao. Để so sánh, Dải Ngân hà chỉ hình thành khoảng một ngôi sao mới mỗi năm.

"XMM-2599 có thể là hậu duệ của quần thể những thiên hà bụi, có tỷ lệ hình thành sao rất cao, tồn tại trong vũ trụ từ rất sớm vừa được các kính viễn vọng hồng ngoại phát hiện gần đây", Danilo Marchesini, phó giáo sư thiên văn học tại Đại học Tufts, đồng tác giả nghiên cứu đưa ý kiến.

"Chúng tôi bắt gặp XMM-2599 trong giai đoạn thiên hà này không hoạt động", Wilson nói. "Dù không biết nó sẽ trở thành điều gì trong thời đại này, nhưng ta biết khối lượng của nó không thể mất đi đâu được. Thời gian trôi qua, nó có thể thu hút các thiên hà hình thành sao gần đó và trở thành “thành phố sáng chói” của thiên hà".

"Có lẽ, suốt 11,7 tỷ năm tiếp theo trong lịch sử vũ trụ, XMM-2599 sẽ trở thành thành viên trung tâm của một trong những cụm thiên hà sáng và đồ sộ nhất trong vũ trụ chúng ta. Ngoài ra, nó có thể tiếp tục tồn tại trong sự cô lập. Hoặc, cũng có thể xảy ra một kịch bản nằm giữa hai kết quả này", đồng tác giả Michael Cooper, giáo sư thiên văn học tại UC Irvine nhận định.

Hai nhà thiên văn Gillian Wilson (trái) và Benjamin Forrest. Ảnh:Pittalwala.

Nhóm nghiên cứu đã dành thêm thời gian tại Đài thiên văn Keck để theo dõi và giải đáp các câu hỏi chưa được trả lời về XMM-2599.

"Chúng tôi đã xác định XMM-2599 là một ứng cử viên thú vị với hình ảnh cô độc của nó", đồng tác giả Marianna Annunziatella, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Tufts cho biết. "Chúng tôi đã sử dụng Keck để mô tả rõ hơn và xác định trạng thái tự nhiên của nó, qua đó giúp chúng tôi hiểu cách thức mà các thiên hà đồ sộ hình thành và chết đi. MOSFIRE là một trong những công cụ hiệu quả nhất trên thế giới để thực hiện loại nghiên cứu này".