Hubble phát hiện vũ trụ sơ khai bị quá nhiệt

Nếu bạn nghĩ sự ấm lên toàn cầu là tồi tệ, thì 11 tỉ năm trước đây, toàn bộ vũ trụ chịu một sự ấm lên rộng khắp, còn tồi tệ hơn nhiều.

Biểu đồ thể hiện sự phát triển của vũ trụ từ Big Bang cho đến hiện nay. Ảnh: NASA, ESA, và A. Feild (STScI)

Hệ quả là những xung bức xạ dữ dội phát ra từ những lỗ đen háu đói làm ức chế sự phát triển của một số thiên hà nhỏ trong 500 triệu năm.

Đây là kết luận của một đội gồm các nhà thiên văn sử dụng những khả năng mới của Kính thiên văn vũ trụ Hubble của NASA để khảo sát vũ trụ xa xôi, không nhìn thấy.

Sử dụng Máy quang phổ Nguồn gốc Vũ trụ (COS) mới lắp đặt, họ đã nhận ra một thời kì, từ 11,7 đến 11,3 tỉ năm trước đây, khi vũ trụ tước electron ra khỏi các nguyên tử helium nguyên thủy – một quá trình gọi là sự ion hóa. Quá trình này làm nóng chất khí giữa các sao và ngăn không cho nó co lại do hấp dẫn để tạo ra những thế hệ sao mới ở một số thiên hà nhỏ. Những thiên hà khối lượng nhỏ nhất thậm chí còn không thể giữ được chất khí của chúng, và nó thoát trở ra vào không gian giữa các sao.

Michael Shull thuộc trường Đại học Colorado và đội của ông có thể tìm ra các vạch phổ hấp thụ helium trong ánh sáng tử ngoại phát ra từ một quasar – nhân sáng rỡ của một thiên hà hoạt động. Ngọn hải đăng quasar tỏa sáng qua các đám mây khí trên đường đi, nếu không thì không thể nhìn thấy, giống như ngọn đèn hải đăng tỏa sáng trong sương mù. Chùm tia đó cho phép khảo sát mẫu-nhân của các đám mây khí nằm giữa các thiên hà trong vũ trụ sơ khai.

Vũ trụ đã trải qua một làn sóng nhiệt ban đầu cách đây hơn 13 tỉ năm trước khi năng lượng từ những ngôi sao khối lượng lớn sơ khai làm ion hóa hydrogen lạnh lẽo giữa các sao do Big Bang để lại. Thời kì này thật ra được gọi là thời kì ion hóa trở lại vì ban đầu các hạt nhân hydrogen ở trong một trạng thái ion hóa, không bao lâu sau Big Bang.

Nhưng Hubble tìm thấy mất khoảng 2 tỉ năm nữa thì vũ trụ mới tạo ra các nguồn bức xạ tử ngoại với năng lượng đủ để làm xáo trộn và làm ion hóa trở lại helium nguyên thủy cũng sinh ra trong Big Bang.

Bức xạ này không do các ngôi sao phát ra, mà từ các quasar. Thật ra, thời kì khi helium đang bị ion hóa trở lại tương ứng với một thời khắc ngắn ngủi trong lịch sử của vũ trụ khi các quasar là dồi dào nhất.

Vũ trụ khi đó ồn ào trở lại. Các thiên hà thường xuyên va chạm, và các lỗ đen siêu khối tại tâm của các thiên hà nuốt chửng lấy chất khí đang rơi vào. Các lỗ đen hung hăng biến đổi một phần năng lượng hấp dẫn của khối lượng này thành bức xạ tử ngoại xa cường độ mạnh làm các thiên hà bùng cháy. Kết quả là helium giữa các sao bị hâm nóng từ 18 000 độ Fahrenheit lên gần 40 000 độ. Sau khi helium bị ion hóa trở lại trong vũ trụ, chất khí giữa các sao một lần nữa lại lạnh đi và các thiên hà lùn có thể lấy lại vị thế bình thường. “Tôi hình dung các thiên hà lùn có thể hình thành nhiều hơn một chút nếu như sự ion hóa trở lại helium đã không xảy ra”, Shull nói.

Cho đến nay, Shull và đội của ông chỉ có một hướng nhìn để đo sự chuyển tiếp helium, nhưng đội khoa học COS đã có kế hoạch sử dụng Hubble để nhìn vào những hướng khác để xem sự ion hóa trở lại helium có xảy ra đồng đều trong khắp vũ trụ hay không.

Nguồn: ESA/Trung tâm Thông tin Hubble, Physorg.com