Khám phá cụm thiên hà nặng nhất tồn tại thời sơ khai của vũ trụ

Cụm thiên hà khổng lồ nặng gấp 500 tỷ tỷ lần Mặt Trời. Ảnh minh họa: NASA.

Theo Science Alert, cụm thiên hà có tên chính thức là IDCS J1426.5+3508 hay viết tắt là IDCS 1426, nằm cách Trái Đất 10 tỷ năm ánh sáng. Nó ở xa đến mức ánh sáng mà các nhà khoa học phát hiện từ nó có niên đại từ thời sơ khai của vũ trụ.

"So với tất cả những cấu trúc mà chúng tôi từng quan sát, đây là thiên thể lớn nhất trong 4 tỷ năm đầu tiên của vũ trụ", nhà thiên văn học Mark Brodwin ở Đại học Missouri, Kansas, Mỹ, phát biểu trong cuộc gặp thường niên diễn ra đầu tháng 1 của Hiệp hội Vật lý thiên văn Mỹ.

Những cụm thiên hà như IDCS 1426 là các vật thể lớn nhất trong vũ trụ, gắn liền với nhau nhờ trọng lực, hình thành từ hàng trăm hoặc hàng nghìn thiên hà riêng lẻ.

IDCS 1426 được phát hiện lần đầu tiên năm 2012 thông qua Kính viễn vọng Vũ trụ Spitzer của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA). Sau đó, các nhà thiên văn tiến hành nghiên cứu cụm thiên hà bằng Kính viễn vọng Vũ trụ Hubble và Trạm quan sát Keck. Nhóm của Brodwin sử dụng Trạm thiên văn tia X Chandra để tìm hiểu nhiều thông tin hơn về cụm thiên hà.

Theo các nhà nghiên cứu, khoảng cách của IDCS 1426 có nghĩa chúng ta đang nhìn thấy cụm thiên hà khi nó còn trẻ, tương ứng với vũ trụ mới trải qua 3,8 tỷ năm. Dữ liệu mới tiết lộ khoảng 90 % khối lượng của IDCS 1426 là vật chất tối, một dạng vật chất mà con người hiểu biết rất ít.

"Chúng tôi thực sự đang mở rộng những ranh giới với phát hiện này. Là một trong những cấu trúc khổng lồ hình thành sớm nhất giữa vũ trụ, cụm thiên hà mở ra tiền đề cho giả thuyết giải thích sự tiến hóa của các cụm thiên hà và thiên hà", Brodwin nói.

Hình ảnh từ Chandra cho thấy có một tập hợp tia X rất sáng nằm gần trung tâm của ICDS 1426. Theo các nhà thiên văn, phần lõi nguội đặc quá mức này bị đẩy bật ra từ chính giữa cụm thiên hà, có thể do sự sáp nhập với một cụm thiên hà đang phát triển từ 500 triệu năm trước. Quá trình sáp nhập khiến cho phần lõi chuyển động hỗn loạn bên trong ICDS 1426.

"Sự sáp nhập với các nhóm và cụm thiên hà khác diễn ra phổ biến hơn trong vũ trụ thời kỳ đầu. Quátrình đó đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành nhanh chóng của cụm thiên hà trẻ", Michael McDonald, nhà nghiên cứu thuộc Viện Công nghệ Massachusetts, Mỹ, cho biết.

Ngoài phần lõi tương đối lạnh, những phần khác của cụm thiên hà chứa khí gas cực nóng, khiến nhóm nghiên cứu cho rằng IDCS 1426 hình thành rất nhanh. Với lượng các nguyên tố nặng hơn hydro và heli thấp bất thường, cụm thiên hà có thể vẫn đang trong quá trình bổ sung thêm nguyên tố vào lớp khí gas nóng.

IDCS 1426 nhỏ hơn cụm thiên hà "El Gordo" được NASA phát hiện năm 2014, nhưng theo thời gian, nó có khả năng phát triển đến kích thước và khối lượng tương tự. "Xét về mặt số liệu, đây là tiền thân của El Gardo", Brodwin nhận xét.