Kính viễn vọng James Webb Phát hiện Sự Hợp nhất Hiếm Gặp của Năm Thiên hà trong Vũ trụ Sơ khai

Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) đã phát hiện một hiện tượng vũ trụ cực kỳ hiếm gặp: sự hợp nhất của ít nhất năm thiên hà trong vũ trụ sơ khai, chỉ khoảng 800 triệu năm sau Vụ Nổ Lớn. Hiện tượng này, được đặt tên không chính thức là "Ngũ Tấu JWST", cung cấp những hiểu biết quan trọng về các quá trình hình thành thiên hà khổng lồ và tần suất của các vụ hợp nhất đa thiên hà trong giai đoạn đầu của vũ trụ.

Phát hiện này, được công bố trên tạp chí Nature Astronomy, là kết quả của việc kết hợp dữ liệu từ cả JWST và Kính viễn vọng Không gian Hubble. Mặc dù các vụ hợp nhất thiên hà được công nhận là động lực chính cho sự hình thành thiên hà sơ khai, các hệ thống liên quan đến nhiều vụ hợp nhất lại vô cùng hiếm, với hầu hết các tương tác chỉ liên quan đến hai thiên hà. Tuy nhiên, Ngũ Tấu JWST bao gồm ít nhất năm thiên hà và 17 cụm thiên hà riêng biệt, tất cả đều nằm trong một quầng khí khổng lồ. Quầng khí này, được phát hiện bởi Máy ảnh Cận Hồng ngoại (NIRCam) của JWST, xác nhận rằng các thiên hà này có mối liên hệ vật lý với nhau.

Weida Hu, tác giả chính của nghiên cứu và là nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Texas A&M, nhấn mạnh sự hiếm có của hệ thống năm thiên hà này, cho biết xác suất quan sát được một vụ hợp nhất đa thiên hà là rất thấp. Các thiên hà trong hệ thống này được phân loại là thiên hà phát xạ, với các dấu hiệu hydro và oxy mạnh mẽ cho thấy sự hình thành sao mạnh mẽ. Christopher Conselice, giáo sư thiên văn học tại Đại học Manchester, nhận xét rằng tỷ lệ các hệ thống hợp nhất đa thiên hà thấp hơn đáng kể so với các vụ hợp nhất đơn lẻ, và sự gần gũi của các thiên hà này cho thấy một vụ hợp nhất không thể tránh khỏi.

Khối lượng sao kết hợp của Ngũ Tấu JWST ước tính tương đương 10 tỷ mặt trời. Khối lượng đáng kể này, cùng với tốc độ hình thành sao cao, cho thấy các thiên hà đang hợp nhất có thể tiến hóa thành một thiên hà tĩnh lặng khổng lồ trong khoảng 1 đến 1,5 tỷ năm sau Vụ Nổ Lớn. Điều này phù hợp với các quan sát trước đây của JWST về các thiên hà tĩnh lặng khổng lồ trong vũ trụ sơ khai, đặt ra câu hỏi về cách chúng đạt được sự trưởng thành như vậy quá sớm. Hệ thống này thể hiện sự tương đồng với Ngũ Tấu Stephan, một nhóm các thiên hà hợp nhất gần hơn, với một cây cầu vật chất kết nối hai thiên hà, cho thấy các tương tác thủy triều đang hoạt động. Tuy nhiên, tốc độ hình thành sao trong Ngũ Tấu JWST cao hơn đáng kể, nhấn mạnh các điều kiện độc đáo và năng động của "Bình Minh Vũ Trụ".

Phát hiện này thách thức các mô hình vũ trụ hiện tại về sự lắp ráp thiên hà dần dần. Giáo sư Stacy McGaugh từ Đại học Case Western Reserve lưu ý rằng các cấu trúc lớn và sáng mà Webb quan sát thấy sớm trong vũ trụ đã được lý thuyết MOND dự đoán từ hơn hai thập kỷ trước, cho thấy sự hiểu biết của chúng ta về sự hình thành cấu trúc có thể cần được tinh chỉnh. Sự hình thành sao mạnh mẽ và sự lắp ráp nhanh chóng được quan sát thấy trong Ngũ Tấu JWST cung cấp các điểm dữ liệu quan trọng để tinh chỉnh các mô hình này và hiểu các quá trình hình thành của vũ trụ.