Nếu bạn nhìn vào vùng sâu thẳm của thời gian và không gian để khảo sát vũ trụ khi nó mới chỉ vài tỷ năm tuổi, bạn sẽ thấy một kỷ nguyên cổ đại với nhiều thiên hà khổng lồ. Các mô phỏng cho thấy những thiên hà khổng lồ này phải được nuôi dưỡng bằng những luồng khí lạnh tối tăm. Những luồng khí này sẽ tạo thành các cấu trúc dạng đường ống tạo nên mạng vũ trụ giúp kết nối các thiên hà. Tuy nhiên, bản chất của những luồng khí này vẫn còn nhiều bí ấn khi chúng ta thiếu các quan sát trực tiếp.
Giờ đây, các nhà khoa học dẫn đầu bởi Phó giáo sư thiên văn Hai Fu tại Đại học Iowa cho rằng, họ đã phát hiện ra một "đường ống", hay luồng khí cung cấp vật chất cho một thiên hà khổng lồ hình thành khi vũ trụ 2,5 tỷ năm tuổi.
Theo nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Astrophysical, các mô hình cho thấy các đường ống vũ trụ đã vận chuyển vật chất hình thành sao đến các thiên hà khổng lồ.
Ông Fu cho biết trong một email: “Đây là bằng chứng tốt nhất mà chúng tôi có” về các dòng khí bí ẩn. Tuy các nhà nghiên cứu trước đây đã phát hiện ra chúng có thể có vào thời điểm vũ trụ sơ khai, nhưng họ không thể nắm bắt thông tin hóa học chi tiết để tìm ra nguồn gốc của chúng.
Ngược lại, Fu và các đồng nghiệp của ông có thể xác định các dấu hiệu hóa học của dòng khí trong thiên hà mà họ nghiên cứu nhờ vào sự sắp xếp hiếm thấy của các thiên thể phát sáng khổng lồ xung quanh nó.
Thiên hà, được gọi là SMM J0913, là một phần của vùng vũ trụ lân cận có chứa tới hai chuẩn tinh, những thiên thể cực sáng nằm tại lõi thiên hà. Vì hai chuẩn tinh nằm phía sau SMM J0913 từ góc nhìn của chúng ta trên Trái đất, nên các thiên thể này chiếu sáng nền thiên hà phía trước. Điều này cho phép nhóm của ông Fu phát hiện thông tin chi tiết chưa từng thấy về dòng khí nuôi dưỡng thiên hà này.
Ông Fu giải thích rằng, dòng khí nổi lên như bóng đen trong vùng sáng do hai chuẩn tinh tạo nên.
Sử dụng thông tin quang phổ thu được từ Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), hiện là kính viễn vọng vô tuyến lớn nhất trên Trái đất, nhóm nghiên cứu đã khảo sát sự phong phú của các chất hóa học trong đường ống dẫn khí.
Kết quả cho thấy dòng khí thiếu các nguyên tố nặng như nhôm, cacbon, sắt và magiê. Vì môi trường bên trong các thiên hà khổng lồ như SMM J0913 liên tục được làm giàu với các nguyên tố nặng, được phun ra bởi vụ nổ của các ngôi sao, nên điều này đã chứng minh rằng khí được đưa vào từ bên ngoài thiên hà.
Các mô phỏng vũ trụ đã đề xuất rằng những đường ống dẫn khí này có thể giải thích cách khí lạnh được bơm vào các thiên hà mà không bị phá vỡ bởi môi trường khí quyển nóng xung quanh của các thực thể khổng lồ như vậy. Nhưng thực sự phát hiện những đường ống này là một vấn đề khó khăn; Fu và các đồng nghiệp của ông đã nghiên cứu quan sát 70.000 thiên hà trong khoảng thời gian 5 năm trước khi họ lần ra hệ thống đường ống hoàn hảo của SMM J0913.
Ông nói: “Việc hiểu biết về hệ thống này mất nhiều năm, vì vậy nó đã được hiện thực hóa dần dần khi tổng hợp dữ liệu từ các kính thiên văn khác nhau”. Ông nói thêm rằng ông rất phấn khích khi “mảnh ghép cuối cùng của trò chơi ghép hình đã được đặt đúng vị trí” và cảm thấy “nhẹ nhõm vô cùng”.
Ông Fu nói thêm: “Phát hiện cho thấy rằng tôi đã không lãng phí thời gian quý giá của kính thiên văn và chúng tôi thực sự đã tìm thấy một điều thú vị”.
Mặc dù nghiên cứu mới là một bước đột phá trong hiểu biết của chúng ta về cách các thiên hà khổng lồ hình thành trong vũ trụ sơ khai, nhưng vẫn còn rất nhiều việc phải làm. Nhóm nghiên cứu mới chỉ xem xét hai điểm dọc theo dòng khí, nên ông Fu hi vọng nhóm sẽ “xem toàn bộ mức độ vật lý của nó” bằng cách sử dụng Đài quan sát Keck trên đỉnh Mauna Kea ở Hawaii.
Ông kết luận: “Về lâu dài, chúng ta sẽ cần phải tìm thêm nhiều luồng khí xung quanh các thiên hà khổng lồ khác, và tôi tự hỏi làm thế nào chúng ta có thể đạt được điều đó một cách hiệu quả khi sử dụng các kính thiên văn hiện có”.
Văn Thiện
Theo Vice
