[비즈한국] Năm 1789, sĩ quan hải quân Anh John Hunter lần đầu tiên nhìn thấy thú mỏ vịt ở Úc. Đó là một loài vật kỳ lạ với thân của hải ly và mỏ của vịt. Tuy nhiên, trong một thời gian dài, các nhà sinh học khác không tin vào tuyên bố của Hunter. Thậm chí họ còn cho rằng đó là một con vật giả được tạo ra bằng cách chắp vá các loài động vật khác nhau.
Nhưng thú mỏ vịt là có thật. Vẻ ngoài của nó huyền bí như thể kết nối những mắt xích còn thiếu trong quá trình tiến hóa. Thế nhưng gần đây, thông qua các quan sát bằng kính viễn vọng không gian James Webb, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra cái gọi là 'thiên hà thú mỏ vịt' ở tận cùng rìa vũ trụ! Đây là một thiên hà kỳ lạ không thuộc về bất kỳ loại thiên hà nào từng được biết đến trước đây.
Các đặc điểm của thú mỏ vịt khi tách rời từng phần thì hoàn toàn không có gì lạ. Màng chân, mỏ, lông, tất cả đều bình thường. Vấn đề là những đặc điểm đó lại cùng tồn tại trên một cơ thể duy nhất. Thiên hà thú mỏ vịt đang gây tranh cãi lần này cũng vậy. Các đặc điểm riêng lẻ mà thiên hà này bộc lộ đều là những thứ phổ biến thường thấy ở các thiên thể khác. Tuy nhiên, việc tất cả những đặc điểm này cùng xuất hiện đồng thời trên một thiên thể duy nhất là một hiện tượng chưa từng có tiền lệ.
Các đặc điểm của thiên thể này có thể tóm tắt như sau. Thứ nhất, nó trông nhỏ và ánh sáng tập trung đến mức gần giống như một nguồn sáng điểm hơn là một thiên hà. Thứ hai, vì độ dịch chuyển đỏ của thiên hà này rất lớn, nên có thể biết rằng nó nằm ở tận cùng rìa vũ trụ xa xôi. Thứ ba, các vạch phát xạ được quan sát thấy trong quang phổ thiên hà, và độ rộng của các vạch phát xạ này rất hẹp.
Thực tế, việc cùng xuất hiện đặc điểm thứ nhất và thứ hai không còn là chuyện hiếm. Trong thiên văn học, chúng được gọi là quasar. Dù trông nhỏ bé như một ngôi sao, nhưng vì độ dịch chuyển đỏ lớn từ 3,6 đến 5,4 nên khả năng đó là một ngôi sao gần là hoàn toàn bị loại trừ. Thay vào đó, nó giống với một quasar tỏa sáng rực rỡ từ một khoảng cách rất xa. Thiên thể này đã tồn tại khi vũ trụ chỉ mới từ 1,2 đến 1,8 tỷ năm tuổi. Đó là một thiên thể của vũ trụ sơ khai, tồn tại ở thời kỳ rất trẻ, chỉ bằng 1/10 tuổi đời của vũ trụ hiện tại.
Lý do quasar dù ở rất xa nhưng vẫn có thể quan sát được là vì chúng tỏa ra năng lượng mạnh mẽ. Các nhà thiên văn học cho rằng hầu hết các quasar đều ẩn chứa một hố đen bạo lực ở trung tâm. Các hố đen siêu khối lượng ở trung tâm, phát triển nhanh chóng bằng cách nuốt chửng một lượng lớn vật chất khí từ trung tâm các thiên hà sơ khai, cùng lúc đó giải phóng ra năng lượng khổng lồ. Tuy nhiên, vẫn còn những điểm mơ hồ khi khẳng định thiên hà thú mỏ vịt được quan sát lần này đơn thuần là một quasar chứa nhân thiên hà hoạt động.
Đó chính là vì đặc điểm thứ ba. Nếu bên trong chứa một hố đen siêu khối lượng đang phát triển bằng cách nuốt chửng vật chất khí nhanh chóng, thì các vật chất khí ở trung tâm thiên hà sẽ chuyển động xoay quanh với tốc độ rất nhanh. Sự chuyển động nhanh của các vật chất khí này tạo ra hiệu ứng Doppler rất lớn. Hiệu ứng Doppler là sự thay đổi bước sóng của ánh sáng mà chúng ta quan sát được khi vật thể phát ra ánh sáng chuyển động. Thông thường, ở các thiên thể chứa vật chất khí xoay quanh nhanh như vậy, cả độ dịch chuyển đỏ lớn và độ dịch chuyển xanh đều xảy ra, và quang phổ trông như được trải đều ra cả hai phía bước sóng ngắn và dài. Vì vậy, các vạch phát xạ của quang phổ cũng trông rộng ra ở cả hai phía bước sóng.
Thế nhưng, các vạch phát xạ của các thiên hà thú mỏ vịt lại rất hẹp và nhọn. Đây là một đặc điểm đáng bối rối không thể thấy ở các quasar điển hình. Thiên hà thú mỏ vịt có các vạch phát xạ hẹp và tối hơn nhiều so với các quasar bình thường. Khó có thể coi đó là một quasar đơn thuần.
Không phải là không có khả năng khác. Các thiên hà hoạt động có hố đen bạo lực ở trung tâm có thể thay đổi độ rộng của vạch phát xạ tùy thuộc vào hướng chúng ta nhìn vào. Nếu nhìn từ hướng chính diện nơi vật chất khí xoay quanh nhanh ở trung tâm, các vạch phát xạ sẽ trông rộng ra ở cả hai phía, nhưng nếu trung tâm bị che khuất bởi bụi dày và chúng ta chỉ nhìn thấy các vật chất xoay quanh chậm ở phía ngoài, thì có khả năng các vạch phát xạ sẽ được quan sát thấy hẹp hơn nhiều.
Nhưng một vấn đề lớn hơn lại nảy sinh ở đây. Các nhân thiên hà hoạt động theo cách vừa nêu chưa từng được quan sát thấy dưới dạng nguồn sáng điểm cho đến nay. Hầu hết chúng đều được quan sát thấy dưới hình dạng thuôn dài. Đó là vì khi nhìn từ bên cạnh thay vì nhìn xuống thiên hà từ trên cao, nó trở thành một thiên hà hoạt động có vạch phát xạ hẹp. Do đó, chín thiên thể nghi vấn được phát hiện lần này không được phân loại là quasar, cũng không phải là thiên hà hoạt động khi nhìn từ bên cạnh. Chúng không là gì cả. Chúng là một cái gì đó lạ lẫm mà chúng ta chưa từng thấy và chưa từng trải nghiệm trước đây.
Có một khả năng cuối cùng đáng kinh ngạc hơn để giải thích danh tính của chúng. Lý do chúng trông gần như là nguồn sáng điểm trong ảnh của James Webb có thể là vì chúng thực sự quá xa. Quang phổ của thiên hà là kết quả tổng hợp quang phổ của các ngôi sao sống trong đó. Trong số chín thiên hà được phát hiện lần này, ngoại trừ một thiên hà, tám thiên hà còn lại đều tương tự với dạng quang phổ thấy ở các thiên hà thông thường. Dựa trên cơ sở này để tính toán lại, một khả năng như vậy vẫn còn đó.
Trên thực tế, chúng có thể là những thiên hà chỉ bao gồm các ngôi sao rất trẻ. Thậm chí có thể là khi vũ trụ chỉ mới 100 triệu năm tuổi. Có khả năng khoảng 300 triệu ngôi sao có khối lượng tương đối nhẹ tập hợp lại, tạo nên khối lượng nhỏ cỡ thiên hà Đám mây Magellan Nhỏ xung quanh dải Ngân hà của chúng ta. Và mỗi năm, các ngôi sao mới đang liên tục được sinh ra với mức độ gấp đôi khối lượng Mặt trời. Các ngôi sao sinh ra trong thời kỳ này vẫn có hàm lượng nguyên tố nặng thấp hơn nhiều, tối đa chỉ bằng một nửa so với mức quan sát được trong dải Ngân hà của chúng ta.
Nếu khả năng cuối cùng này là sự thật, các thiên hà thú mỏ vịt có thể được coi là những thiên hà thực sự non trẻ vừa mới bắt đầu phát triển, trên thực tế là khoảnh khắc hạt giống của thiên hà nảy mầm. Điều này khá thú vị khi so sánh với vũ trụ học mô phỏng giải thích sự tiến hóa của vũ trụ ngày nay. Thông thường, mô phỏng vũ trụ học tái tạo sự tiến hóa của vũ trụ bằng cách cho các thiên hà nhỏ liên tục va chạm và hợp nhất nhanh chóng ngay từ thuở sơ khai để tăng kích thước. Quá trình này được gọi là quá trình hợp nhất phân cấp của các thiên hà. Người ta cho rằng gần như tất cả các thiên hà lớn trong vũ trụ ngày nay đều được tạo ra như thế.
Tuy nhiên, đáng ngạc nhiên là có khả năng vũ trụ cực kỳ sơ khai ngay sau Big Bang lại rất yên bình. Các thiên hà sơ khai có thể đã không trải qua các cuộc hợp nhất hỗn loạn liên tục, mà đã dành thời gian để đứng một mình và phát triển từ từ, giống như hạt giống nảy mầm. Không ai biết liệu có mối liên hệ nào với danh tính của những chấm nhỏ màu đỏ liên tiếp được phát hiện bằng kính James Webb hay không. Ít nhất, chúng ta chỉ xác nhận lại một sự thật rằng vũ trụ sơ khai kỳ lạ hơn nhiều so với những gì chúng ta từng nghĩ.
Tham khảo
https://science.nasa.gov/missions/webb/scientists-identify-astronomys-platypus-with-nasas-webb-telescope/
Tác giả Ji Woong-bae là ai? Anh yêu mèo và vũ trụ. Khi còn nhỏ, sau khi xem 'Galaxy Express 999', anh đã nuôi dưỡng ước mơ truyền bá vẻ đẹp của vũ trụ. Hiện anh đang là giáo sư trợ giảng tại Khoa Tự do, Đại học Sejong, đồng thời tham gia các hoạt động truyền thông khoa học đa dạng như thuyết trình và viết sách. Anh đã viết các cuốn sách như 'Mỗi ngày một mảnh vũ trụ', 'Các nhà khoa học của vũ trụ đầy sao', 'Không thể đến nhưng có thể biết', 'Những câu hỏi lạ lẫm nảy ra khi nhìn vào vũ trụ', và đã dịch các tác phẩm như 'Hướng dẫn cho người quá giang du hành vũ trụ thực sự', 'Tại sao tôi lại giết sao Diêm Vương', 'Quantum Life', 'Cosmigraphic'.