Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà thiên văn học sử dụng Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA / ESA đã quan sát thấy một thiên hà ở các khu vực xa xôi của Vũ trụ xuất hiện trùng lặp ít nhất 12 lần trên bầu trời đêm. Cảnh tượng độc đáo này được tạo ra bởi thấu kính hấp dẫn mạnh mẽ giúp các nhà thiên văn học hiểu rõ hơn về kỷ nguyên vũ trụ được gọi là kỷ nguyên của sự tái hợp.
Các nhà thiên văn học sử dụng Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA / ESA đã quan sát thấy một thiên hà ở các khu vực xa xôi của Vũ trụ xuất hiện trùng lặp ít nhất 12 lần trên bầu trời đêm. Cảnh tượng độc đáo này được tạo ra bởi thấu kính hấp dẫn mạnh mẽ giúp các nhà thiên văn học hiểu rõ hơn về kỷ nguyên vũ trụ được gọi là kỷ nguyên của sự tái hợp.
Hình ảnh mới này từ Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA / ESA cho thấy một vật thể thiên văn có hình ảnh được nhân lên nhờ hiệu ứng của thấu kính hấp dẫn mạnh. Thiên hà có biệt danh là Sunburst Arc, cách Trái đất gần 11 tỷ năm ánh sáng và đã được thấu kính thành nhiều hình ảnh bởi một cụm thiên hà khổng lồ cách xa 4,6 tỷ năm ánh sáng [1].
Khối lượng của cụm thiên hà đủ lớn để uốn cong và phóng đại ánh sáng từ thiên hà xa hơn phía sau nó. Quá trình này không chỉ dẫn đến sự biến dạng ánh sáng từ vật thể mà còn dẫn đến sự nhân lên của hình ảnh của thiên hà được thấu kính.
Trong trường hợp của Sunburst Arc, hiệu ứng thấu kính dẫn đến ít nhất 12 hình ảnh của thiên hà, được phân bổ trên bốn cung chính. Ba trong số các cung này có thể nhìn thấy ở phía trên bên phải của hình ảnh, trong khi một hình chiếu ngược có thể nhìn thấy ở phía dưới bên trái – bị che khuất một phần bởi một ngôi sao tiền cảnh sáng trong Dải Ngân hà.
Hubble sử dụng kính lúp vũ trụ này để nghiên cứu các vật thể quá mờ và quá nhỏ đối với các dụng cụ cực kỳ nhạy cảm của nó. Sunburst Arc cũng không ngoại lệ, mặc dù là một trong những thiên hà có thấu kính hấp dẫn nhất được biết đến.
Ống kính này làm cho nhiều hình ảnh khác nhau của Sunburst Arc sáng hơn từ 10 đến 30 lần. Điều này cho phép Hubble xem các cấu trúc nhỏ tới 520 năm ánh sáng – một quan sát chi tiết hiếm hoi cho một vật thể ở xa. Điều này so sánh khá hợp lý với các khu vực hình thành sao trong các thiên hà trong Vũ trụ địa phương, cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu thiên hà và môi trường của nó rất chi tiết.
Các quan sát của Hubble cho thấy Sunburst Arc là một dạng tương tự của các thiên hà tồn tại từ rất sớm trong lịch sử Vũ trụ: thời kỳ được gọi là kỷ nguyên của sự tái hợp – một kỷ nguyên chỉ bắt đầu sau 150 triệu năm sau Vụ nổ lớn [2 ].
Kỷ nguyên tái sinh là một kỷ nguyên quan trọng trong Vũ trụ sơ khai, thời kỳ kết thúc “thời kỳ đen tối”, kỷ nguyên trước khi các ngôi sao đầu tiên được tạo ra khi Vũ trụ tối và chứa đầy hydro trung tính [3]. Khi các ngôi sao đầu tiên hình thành, chúng bắt đầu tỏa ánh sáng tạo ra các photon năng lượng cao cần thiết để ion hóa hydro trung tính [4].
Điều này đã chuyển đổi vật chất liên thiên hà thành dạng chủ yếu bị ion hóa mà nó tồn tại ngày nay. Tuy nhiên, để ion hóa hydro giữa các thiên hà, bức xạ năng lượng cao từ những ngôi sao đầu tiên này sẽ phải thoát khỏi các thiên hà chủ của chúng mà không bị hấp thụ bởi vật chất liên sao. Cho đến nay chỉ có một số lượng nhỏ các thiên hà được tìm thấy để “rò rỉ” các photon năng lượng cao vào không gian sâu. Làm thế nào ánh sáng này thoát ra khỏi các thiên hà ban đầu vẫn còn là một bí ẩn.
Phân tích của Sunburst Arc giúp các nhà thiên văn học thêm một mảnh khác vào câu đố – dường như ít nhất một số photon có thể rời khỏi thiên hà qua các kênh hẹp trong môi trường trung tính giàu khí. Đây là quan sát đầu tiên của một quá trình lý thuyết hóa dài [5]. Mặc dù quá trình này không chắc là cơ chế chính khiến Vũ trụ được tái lập, nhưng rất có thể nó đã mang lại một cú hích quyết định.
Ghi chú
[1] Tên định danh chính thức của thiên hà Sunburst Arc là PSZ1 G311,65-18,48.
[2] Chúng ta càng nhìn vào không gian, chúng ta càng nhìn ngược thời gian. Điều này cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu các kỷ nguyên khác nhau của Vũ trụ, bằng cách nghiên cứu các vật thể ở các khoảng cách khác nhau.
[3] Ion hóa là quá trình thu hoặc mất electron để để lại các hạt tích điện. Thời đại được gọi là sự tái sinh bởi vì, sau Vụ nổ lớn, vật chất hình thành đầu tiên thành các proton và electron. Sau đó, trong kỷ nguyên tái hợp – khoảng 380 000 năm sau Vụ nổ lớn – hydro trung tính lần đầu tiên hình thành từ các hạt này.
[4] Trong khi một nguyên tử hydro bị ion hóa chỉ bao gồm lõi của nguyên tử (một proton), một nguyên tử hydro trung tính chứa một hạt nhân của một proton được quay quanh bởi một electron.
[5] Bài viết phác thảo những quan sát này sẽ xuất hiện trên Science vào ngày 8 tháng 11 năm 2019.
Thêm thông tin
Kính thiên văn vũ trụ Hubble là một dự án hợp tác quốc tế giữa ESA và NASA.
Nhóm các nhà thiên văn học quốc tế trong nghiên cứu này bao gồm T. Emil Rivera-Thorsen (Đại học Oslo, Na Uy), Håkon Dahle (Đại học Oslo, Na Uy), John Chisholm (Đại học de Genève, Thụy Sĩ; Đại học California Santa Cruz, Hoa Kỳ ), Michael K. Florian (Trung tâm bay không gian Goddard của NASA, Hoa Kỳ), Max Gronke (Đại học California Santa Barbara, Hoa Kỳ), Michael D. Gladder (Đại học Chicago, Hoa Kỳ), Jane R. Rigby (Trung tâm bay không gian Goddard của NASA , Hoa Kỳ), Guillaume Mahler (Đại học Michigan, Hoa Kỳ), Keren Sharon (Đại học Michigan, Hoa Kỳ), Matthew Bayliss (Trung tâm nghiên cứu vật lý thiên văn và vũ trụ MIT-Kavli, Hoa Kỳ) và bao gồm dữ liệu từ các chương trình Hubble 15418 và 15101.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi ESA / Hubble Information Center . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :