Các nhà khoa học vừa phát hiện ra một đối tượng rất sáng từ thuở vũ trụ sơ khai. Đó là một thiên hà siêu sáng và thách thức những quan niệm về việc các lỗ đen lớn tiến hóa như thế nào.

Đối tượng sáng bí ẩn này chính là một quasar (chuẩn tinh) – một đối tượng phát ra ánh sáng cực mạnh, một giai đoạn mà một số thiên hà trải qua khi một lượng lớn vật chất rơi vào các lỗ đen siêu lớn tại lõi của chúng.


Chuẩn tinh này, được đặt tên ULAS J1120 0641, là một trong những chuẩn tinh xa nhất được tìm thấy cho đến nay. Nó là đối tượng sáng nhất được phát hiện ra từ vũ trụ sơ khai, sáng gấp một ngàn tỷ lần Mặt trời.

Để khám phá ra chuẩn tinh này, các nhà khoa học săn lùng thông qua hơn 20 triệu đối tượng suốt năm năm bằng một kính thiên văn hồng ngoại ở Anh Quốc.

"Việc tìm kiếm rất dài và chậm - giống như việc đãi vàng và nhìn thấy rất nhiều hạt li ti lấp láy trong chảoo, hầu hết là các đối tượng cũ, cho đến khi một ứng cử viên cuối cùng hóa ra là thứ chúng tôi đang tìm kiếm, " phát biểu bởi nhà nghiên cứu Daniel Mortlock, một nhà vật lý thiên văn tại trường Đại học Imperal London.


Quasar xa nhất

Khoảng cách đến chuẩn tinh sau đó được xác định từ những quan sát bởi kính viễn vọng cực lớn của đài quan sát nam châu Âu và Kính viễn vọng Bắc Gemini. Dựa trên cách rất nhiều ánh sáng từ chuẩn tinh bị kéo dài ra trong suốt cuộc hành trình của mình bởi việc mở rộng của vũ trụ, các nhà khoa học ước tính chuẩn tinh này tồn tại chỉ 770 triệu năm sau Big Bang.

Bằng cách phân tích ánh sáng từ ULAS J1120 0641, các nhà nghiên cứu ước tính chuẩn tinh được cung cấp năng lượng bởi một lỗ đen có khối lượng gấp 2 tỷ lần khối lượng Mặt trời. Làm thế nào lỗ đen đã trở nên quá lớn chỉ ngay sau khi Big Bang rất khó giải thích.

"Trong khi nó không phải là chuẩn tinh lỗ đen lớn nhất được biết đến, nhưng nó được quan sát thấy sớm hơn nhiều so với những chuẩn tinh khác rằng nó thậm chí còn khó khăn hơn để hình thành trong thời gian đó," ông Mortlock cho biết.

Một số lý thuyết mà các nhà khoa học đã đưa ra để giải thích sư bất thường này, bao gồm: sự tồn tại của "hạt giống" lỗ đen trong vũ trụ sơ khai có khối lượng gấp 1000 lần khối lượng Mặt trời; một tỷ lệ cao các vụ sáp nhập lỗ đen, và sự phát triển của các lỗ đen không mà không có nhiều ánh sáng phát ra do vật chất sụp đổ vào bên trong, do đó che đi quá trình tăng trưởng.

Đầu mối mới về vũ trụ sơ khai?

Trong khi chuẩn tinh này được thêm vào những điều kỳ bí về những lỗ đen lớn và sớm này, nó có thể giúp giải quyết một bí ẩn từ khoảng thời gian sớm nhất của vũ trụ ước tính 13.7 tỷ năm: một giai đoạn được gọi là sự tái ion hoá.

Trong khoảng thời gian giữa khoảng 150 triệu đến 800 triệu năm sau Big Bang, hydro trung lập lan tỏa trong vũ trụ bị ion hóa thành các proton và electron cấu thành. Ánh sáng từ chuẩn tinh mới được phát hiện cho thấy vũ trụ vẫn còn đầy một lượng đáng kể hydro trung lập thậm chí 770 triệu năm sau Big Bang, ông Mortlock nói.

Bước tiếp theo là tìm kiếm chuẩn tinh xa hoặc thậm xa xôi hơn nữa. "Điều này sẽ được thực hiện bởi các cuộc điều tra mà chỉ là bắt đầu hiện nay, chẳng hạn như Kính viễn vọng ánh sáng nhìn thấy, Kính thiên văn khảo sát hồng ngoại (VISTA), Kính thiên văn Khảo sát toàn cảnh và Hệ thống phản ứng nhanh (Pan-STARRS) đang thực hiện việc tìm kiếm," Mortlock nói.