Thành tựu mới của kính viễn vọng 10 tỷ USD

Trong bài nghiên cứu đăng trên tạp chí arXiv, các nhà thiên văn học đã phát hiện thiên hà cổ nhất từng được quan sát mang tên JADES-GS-z13-0, hình thành 325 triệu năm sau Big Bang, cách chúng ta 33 tỷ năm ánh sáng.

Dữ liệu dùng để phát hiện thiên hà được thu thập từ kính viễn vọng James Webb, trị giá 10 tỷ USD do Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA), Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) và Cơ quan Vũ trụ Canada (CSA) cùng vận hành.

Theo kết quả đo đạc, JADES-GS-z13-0 có mức dịch chuyển đỏ (redshift) là 13,2. Trong thiên văn học, thuật ngữ này mô tả vật thể phát ra ánh sáng đỏ khi rời xa vật quan sát, hệ quả của vũ trụ giãn nở. Mức dịch chuyển đỏ càng cao đồng nghĩa vật thể quan sát xa chúng ta, hình thành trong vũ trụ càng sớm.

Nói cách khác, sóng ánh sáng phát ra từ thiên hà bị kéo giãn, dịch chuyển xuống phổ điện từ khiến chúng trở nên đỏ hơn. Bằng cách so sánh màu đỏ của thiên hà với tính toán màu sắc thực tế, các nhà thiên văn học có thể xác định khoảng cách của một thiên hà.

Đây không phải lần đầu James Webb phát hiện những thiên hà cổ. Tuy nhiên, theo NewScientist, khoảng cách của JADES-GS-z13-0 được xác nhận thông qua phân tích quang phổ. Đây là quá trình chia nhỏ ánh sáng từ thiên hà để xác định thành phần màu dựa trên bước sóng, còn gọi là "tiêu chuẩn vàng" trong phép đo khoảng cách thiên hà.

Vào tháng 7, các nhà thiên văn học sử dụng James Webb để phát hiện GLASS-z13, thiên hà được hình thành 300 triệu năm sau Big Bang. Đến tháng 8, kính viễn vọng 10 tỷ USD lại gây chú ý khi CEERS-93316 được công bố là thiên hà cổ nhất từng được phát hiện, hình thành sau Big Bang 235 triệu năm.

Dù vậy, những kết quả trên không trải qua phân tích quang phổ. Nếu chỉ dùng bộ lọc của James Webb để tính toán redshift bằng phương pháp trắc quang, kết quả nhiều khả năng bị ảnh hưởng do xung quanh thiên hà có nhiều bụi khiến màu đỏ của chúng thay đổi, tạo cảm giác nằm xa hơn thực tế.

Nếu phân tích quang phổ như trường hợp của JADES-GS-z13-0, các nhà thiên văn học có thể xác định bước sóng nào đến từ bụi và bước sóng nào thực sự của thiên hà.

Thiên hà mới phát hiện là một phần của dự án JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), vận hành bởi nhóm nhà thiên văn học do TS Emma Curtis-Lake của Đại học Hertfordshire (Vương quốc Anh) dẫn đầu

"Tôi thực sự kinh ngạc và cảm kích khi trở thành một phần của khoảnh khắc này", Curtis-Lake cho biết. Trên blog của NASA, bà chia sẻ điều quan trọng là phải chứng minh thiên hà này thực sự nằm trong vũ trụ sơ khai.

"Cho đến nay, đây là những quang phổ hồng ngoại mờ nhất từng được chụp", TS Stefano Carniani tại Đại học Scuola Normale Superiore (Italy) chia sẻ. Quá trình quan sát kéo dài 28 tiếng, trong 3 ngày và bao phủ 250 thiên hà mờ.

James Webb được phóng vào tháng 12/2021, hoạt động chính thức từ tháng 7 năm nay sau khi hiệu chỉnh. Đây là bản kế nhiệm của kính viễn vọng Hubble, dùng để phát hiện các ngôi sao, thiên hà cổ đại, phục vụ tìm hiểu lịch sử hình thành của vũ trụ. Những công cụ hiện đại giúp James Webb thu thập nhiều chi tiết hơn so với Hubble.

Trong thời gian tới, các nhà khoa học đặt mục tiêu phát hiện những vật thể hình thành khoảng 100 triệu năm sau Big Bang. Do đó, kỷ lục về thiên hà cổ nhất được tìm thấy nhiều khả năng bị phá vỡ trong thời gian tới.