“Những chấm đỏ nhỏ” bí ẩn gây tranh cãi, chúng là gì?
Người ta cho rằng những chấm, thi thoảng gọi là hồng ngọc của vũ trụ, là một dạng thiên thể hoàn toàn mới trong vũ trụ.
Khi Kính viễn vọng James Webb quay ngược thời gian quan sát những khoảnh khắc đầu tiên của vũ trụ, nó cho các nhà thiên văn học thấy một điều kỳ lạ: hàng trăm ‘chấm đỏ nhỏ’ không thể giải thích được trong vũ trụ cổ đại.
Các vết này, có kích thước nhỏ gọn và phát ra những bước sóng ánh sáng đỏ, dài, đã khiến các nhà thiên văn học tranh luận sôi nổi. Chúng dường như quá đậm đặc để là các thiên hà nhưng lại không phát ra dạng ánh sáng của lỗ đen. Các nhà nghiên cứu nhanh chóng đặt tên cho những chấm nhỏ này, được JWST phát hiện lần đầu tiên vào năm 2022, những kẻ phá vỡ vũ trụ, bởi vì chúng mâu thuẫn với hiểu biết thông thường về các đặc trưng của vũ trụ sớm.
Những tháng qua, các nhà nghiên cứu bắt đầu xác định được nhận diện của các chấm đó, và đó là một thứ hiếm khi xuất hiện trong thiên văn học: một dạng hoàn toàn mới của thiên thể. “Việc bạn có thể nghiên cứu về một dạng vật lý hoàn toàn mới như vậy thật vô cùng hiếm hoi,” theo Anna de Graaff, một nhà thiên văn học tại Viện Thiên văn học Max Planck ở Heidelberg, Đức. “bây giờ thì chúng tôi mới bắt đầu xác nhận được chúng.”
Giờ thì nhiều nhà khoa học cho là những chấm đỏ nhỏ là một dạng lai giữa một hố đen và một ngôi sao: một lỗ đen hoạt động được bao bọc trong một cái kén bằng khí nóng, đậm đặc – giống như bầu khí quyển của một ngôi sao – sáng lên khi lỗ đen ấm. Trái ngược với điều này, một lỗ đen truyền thống thì không phát sáng như vậy.
Ngay cả khi các nhà thiên văn học cùng xác quyết đưa ra một lý thuyết tiên phong về bản chất của những chấm nhỏ bí ẩn này, thì vẫn còn nhiều câu hỏi: các chấm đỏ nhỏ chỉ tồn tại trong vũ trụ cổ đại, hay chúng cũng hiện diện ở những vùng hiện đại hơn của vũ trụ này? Chúng tiến hóa theo thời gian như thế nào? Và lúc đầu, chúng được hình thành như thế nào?
Ba năm sau những quan sát đầu tiên của JWST, khoảng 200 bản thảo về chúng đã được đưa lên arXiv dưới dạng tiền ấn phẩm (một số còn chưa được bình duyệt). Nature điểm một số khía cạnh của nghiên cứu đang rọi sáng lớp vật thể bí ẩn của vũ trụ này.
Một viên hồng ngọc khác thường
Có lẽ, những chấm đỏ nhỏ được chú ý nhiều nhất là một vật thể mang tên Cliff, trường hợp được nêu là mô hình ngôi sao lỗ đen. Thiên thể này được gọi như vậy bởi sự phá vỡ đột ngột phổ ánh sáng mà nó phát ra: trong đồ thị cho thấy những bước sóng của ánh sáng phát ra từ thiên thể tại một điểm trong một khoảng thời gian, bức xạ của nó hầu như bằng không với ánh sánh cực tím bên ngoài phổ khả kiến nhưng lại bất ngờ tăng lên trong những bước sóng ánh sáng ít năng lượng hơn.
“Sự chuyển đổi bất ngờ này là điều mà các thiên hà bình thường không làm được,” theo de Graaff, một đồng tác giả bài báo miêu tả kết quả mới được xuất bản trên tạp chí Astronomy and Astrophysics. “Và các lỗ đen ở vũ trụ gần đó cũng không giống thế. Vì vậy đây là thiên thể đầu tiên có thể nằm ngoài một chuỗi các mô hình.” Các tác giả của bào báo gọi Cliff là một “viên hồng ngọc khác thường”.
Phân tích về sự đột ngột thay đổi của ánh sáng chỉ dấu là thiên thể này phải có mức năng lượng cực đoan – giống một lỗ đen – nhưng bị đóng gói trong một vùng khí đậm đặc, ấm nóng tương tự như khí quyển của một ngôi sao. Sự giải thích của nhóm nghiên cứu về thiên thể này khớp với một mô hình miêu tả vào đầu năm nay về một lỗ đen dược bao bọc trong khí, và do đó, lỗ đen sao này đã được sinh ra.
Đóng gói các thiên hà
Cùng với việc các chấm đỏ nhỏ là gì, các nhà thiên văn học tò mò về việc chúng tiến hóa như thế nào. Một số người cho rằng những viên hồng ngọc của vũ trụ này có thể trở thành các tâm của các thiên hà.
Khi miêu tả trong bài báo xuất bản trên Nature Astronomy vào tháng qua, một nhóm nghiên cứu đã bắt đầu từ con số không đến một câu trả lời tiềm năng. Ngôi sao chấm đỏ nhỏ trong bài báo của họ được bao bọc bằng tám thiên hà gần đó và được nhúng vào một khối vật chất tối cực lớn, thứ vật chất vô hình gắn kết các nhóm thiên hà lại với nhau, theo đồng tác giả Jan-Torge Schindler, một nhà thiên văn học tại ĐH Hamburg. Một quầng vật chất tối lớn như vậy thông thường là vật chủ của các chuẩn tinh, những lõi sáng cực đoan tại tâm của một số thiên hà.
Phát hiện này dường như cho thấy ‘các chấm đỏ nhỏ trong những môi trường đó có thể liên quan đến các chuẩn tinh”, Schindler nói. Có lẽ các chấm cuối cùng sẽ tiến hóa thành dạng thiên hà phát sáng lớn nhất.
Điều này có lẽ không phải là số phận của mọi viên hồng ngọc của vũ trụ, phần lớn đều không có dấu hiệu quầng vật chất tối của một chuẩn tinh.
Các chấm gần và xa
Hai nghiên cứu khác về các chấm đỏ nhỏ thông qua một số trường hợp cực đoan: một số ở gần nhất và ở xa nhất mà kính viễn vọng có thể quan sát được. Trong một tiền ấn phẩm vào tháng 7, các nhà thiên văn học đã miêu tả ba chấm đỏ nhỏ cách trái đất khoảng một tỉ năm ánh sáng. Nó còn gần hơn với những vùng lân cận của chúng ta trong vũ trụ hơn phần lớn các chấm đỏ nhỏ khác, vốn cách khoảng 12 đến 13 tỉ năm ánh sáng. Các thiên thể này ở gần trái đất nhưng không quan sát được trong quá khứ xa xôi như những thiên thể ở khoảng cách xa hơn. Vì vậy khám phá này gợi ý là có thể các chấm không chỉ là những cư dân của vũ trụ sớm mà còn có thể xuất hiện ngay cả trong một vũ trụ trưởng thành.
Xiaohui Fan, một đồng tác giả của bài báo và là một nhà thiên văn học tại ĐH Arizona, cho biết, bởi vì các chấm đỏ này ở những vị trí cục bộ nên chúng xuất hiện với độ sáng gấp cả ngàn lần so với chấm nhỏ đầu tiên được quan sát năm 2022. Điều này cho phép các nhà thiên văn học có được phân tích với độ phân giải cao về ánh sánh từ những thiên thể đó và “sẵn sàng kiểm chứng lý thuyết của họ một cách chi tiết hơn”, Fan nói.
Tuy nhiên, Anthony Taylor, một nhà thiên văn học tại ĐH Texas tại Austin, và đồng nghiệp đã tìm ra sự bổ sung hoàn hảo cho những chấm ở gần đó. Các chấm đỏ nhỏ của họ, được miêu tả trong Astrophysical Journal Letters vào tháng 8i, đặc biệt xa sôi, điều đó có nghĩa là khi các nhà thiên văn học nghiên cứu các thiên thể này, họ đã thực sự quay về quá khứ xa xôi, chỉ 500 triệu năm sau Big Bang.
Taylor hy vọng là với việc trở lại với vũ trụ cổ đại, hopes that by peering back at the ancient cosmos, ông và công jsuwj có thể hiểu một cách chính xác hơn cách các hệ đó xuất hiện và tồn tại như thế nào.
Với những quan sát trong tương lai, ông háo hức muốn thấy các nhà thiên văn học sẽ tiếp tục gắn thêm các miếng ghép vào giải bài toán vũ trụ này. “Những gì khiến cho các thiên thể này tiếp tục là một bí ẩn và hấp dẫn với chúng ta là bởi bí ẩn của chúng đang được từ từ hé lộ với nhiều thông tin chắc chắn, tin cậy”, ông nói.
Bội Linh doi: https://doi.org/10.1038/d41586-025-03352-6
