Vì thiên hà ở xa được thấu kính hấp dẫn bởi một cụm thiên hà gần hơn (hình nhỏ ở giữa), các nhà thiên văn học không chỉ có thể chụp ảnh thiên hà mờ nhạt bằng Hubble (hình bên phải trên cùng), mà còn chụp quang phổ của nó bằng kính viễn vọng Keck (hình bên dưới bên phải). Tín dụng: NASA/Keck/Austin Hoag/Marusa Bradac
Các nhà thiên văn học đã chụp được ảnh thiên hà mờ nhất từng được phát hiện trong Vũ trụ, ánh sáng của thiên hà này có từ 13,1 tỷ năm trước.
Nhưng thiên hà này có một đặc tính duy nhất so với tất cả những thiên hà được quan sát trước đó – nó hoàn toàn bình thường.
Austin Hoag, sinh viên tốt nghiệp Đại học California, Davis, người dẫn đầu cuộc khám phá, cho biết: “Các vật thể ở xa nhất khác cực kỳ sáng và có lẽ là hiếm so với các thiên hà khác.
“Chúng tôi nghĩ rằng đây là đại diện nhiều hơn cho các thiên hà thời đó.”
Thiên hà MACS1423-z7p64 có độ dịch chuyển đỏ 7,6, khoảng cách lớn đến mức các nhà thiên văn học phải dựa vào thấu kính hấp dẫn để tìm ra nó.
Hiện tượng thấu kính xảy ra khi ánh sáng từ một vật thể ở xa đi ngang qua một vật thể lớn ở phía trước, nó có thể khiến ánh sáng bị bẻ cong và phóng đại lên, giống như khi đi qua một thấu kính.
Thiên hà có niên đại từ một giai đoạn quan trọng trong lịch sử của Vũ trụ – kỷ nguyên tái ion hóa, khi không gian trở nên trong suốt.
Sau Vụ nổ lớn, Vũ trụ chứa đầy hydro nguyên tử lạnh, ngăn chặn hầu hết ánh sáng truyền đi rất xa.
Khi những ngôi sao và thiên hà đầu tiên bắt đầu ngưng tụ khỏi lớp sương mù này, ánh sáng mà chúng phát ra bắt đầu đốt cháy hydro, giống như Mặt trời xua tan sương mù buổi sáng.
Tuy nhiên, “sương mù tái ion hóa” này che giấu phần lớn những gì đã xảy ra trong thời kỳ quan trọng này khi các ngôi sao lần đầu tiên bắt đầu tỏa sáng.
Thiên hà mới được tìm thấy sẽ giúp các nhà thiên văn học gỡ rối những bí ẩn trong khoảng thời gian này, chẳng hạn như liệu chỉ các thiên hà trẻ mới chịu trách nhiệm cho quá trình tái ion hóa hay liệu các lỗ đen và vụ nổ tia gamma cũng góp phần vào.
Để tìm ra thiên hà, các nhà thiên văn học đã săn lùng xung quanh các cụm thiên hà có kích thước và khoảng cách phù hợp để thấu kính một thiên hà từ kỷ nguyên tái ion hóa.
Rất có thể MACS1423-z7p64 đã tình cờ rơi vào đúng vị trí mà độ sáng của nó được phóng đại lên gấp 10 lần, cho phép người quan sát chụp được nó bằng Kính viễn vọng Không gian Hubble.
Thiên hà được chụp ảnh thêm bởi Kính viễn vọng Đài quan sát Keck ở Hawaii và nghiên cứu sẽ tiếp tục với Kính viễn vọng Không gian James Webb, dự kiến sẽ ra mắt vào năm 2018.
Marusa Bradac, giáo sư vật lý từ Đại học California, Davis, cho biết: “Chúng ta sẽ thực sự chứng kiến sự ra đời của các thiên hà đầu tiên, điều này sẽ cho phép chúng ta trả lời câu hỏi lâu nay về việc chúng ta đến từ đâu.