Hình ảnh vũ trụ lớn nhất từ kính viễn vọng 10 tỷ USD

Các thành viên thuộc dự án CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science) đã chia sẻ Epoch 1, hình ảnh màu rộng nhất về các thiên hà thuộc vũ trụ sơ khai, sử dụng dữ liệu của kính viễn vọng James Webb.

Bức ảnh được dựng riêng lẻ từ 690 khung hình, sử dụng dữ liệu thu thập bởi camera hồng ngoại gần (NIRCam), máy đo phổ hồng ngoại gần (NIRSpec) và camera hồng ngoại trung (MIRI), sau đó ghép lại với nhau. Bạn đọc quan tâm có thể tải về ảnh gốc tại đây.

Theo Inverse, đây là hình ảnh lớn nhất mà kính viễn vọng 10 tỷ USD từng tạo ra từ khi hoạt động cho đến nay. Vùng bao phủ của bức ảnh rộng hơn 8 lần so với First Deep Field, hình ảnh màu đầu tiên của James Webb do Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) công bố ngày 11/7.

Do công cụ của James Webb có khả năng nhận dữ liệu ở bước sóng mà con người không thể nhìn thấy, các nhà khoa học có thể phân tích những thiên hà cổ nhất, xác định tính chất, khoảng cách và thành phần hóa học tạo nên chúng.

Trong Epoch 1, nhóm nghiên cứu tập trung vào 6 thiên hà hoặc cụm thiên hà. Đầu tiên là thiên hà xoắn ốc màu xanh với mức dịch chuyển đỏ (redshift) 0,16, đồng nghĩa thời gian hình thành không quá cổ. Phần xoắn ốc của thiên hà cũng là nơi hình thành các sao mới.

Trong thiên văn học, dịch chuyển đỏ mô tả vật thể phát ra ánh sáng đỏ khi rời xa vật quan sát, hệ quả của vũ trụ giãn nở. Mức dịch chuyển đỏ càng cao đồng nghĩa vật thể quan sát càng xa chúng ta, hình thành trong vũ trụ càng sớm.

Tiếp theo là thiên hà elip với mức dịch chuyển đỏ 1,05. Xung quanh thiên hà elip là vòng cung của các thiên hà nhỏ hơn, kích thước và khoảng cách đều nhau. Rebecca Larson, sinh viên thiên văn tại Đại học Texas, thành viên của CEERS đặt tên cho thiên hà là Pac-Man.

Chi tiết đáng chú ý thứ 3 trong Epoch 1 gồm cụm thiên hà tương tác với nhau, cách Trái Đất khoảng 9 tỷ năm ánh sáng với mức dịch chuyển đỏ 1,4. Steven Finklestein, nhà nghiên cứu của CEERS dùng biệt danh Space Kraken đặt cho thiên hà này.

Thứ tư là 2 thiên hà xoắn ốc tương tác với nhau. Chúng từng được kính viễn vọng Hubble chụp lại với độ chi tiết kém hơn. So sánh 2 ảnh chụp, các nhà thiên văn học tìm thấy một siêu tân tinh (supernova) - quá trình kết thúc vòng đời của một ngôi sao già. Đó cũng là siêu tân tinh đầu tiên được James Webb phát hiện.

Chi tiết tiếp theo là hình ảnh rõ nét của một thiên hà xoắn ốc từ 6,4 tỷ năm trước. Cuối cùng là tập hợp các thiên hà sáng, màu đỏ và cam đang hợp nhất. Theo nhóm nghiên cứu, độ sắc nét của các thiên hà cao hơn so với hình ảnh tương tự chụp bởi kính Hubble.

Dữ liệu trong bức ảnh cũng có thể chứa Maisie's Galaxy, thiên hà cổ nhất từng được quan sát với dịch chuyển đỏ ít nhất 11,8, tương đương thời gian hình thành 400 triệu năm sau Vụ nổ Lớn (Big Bang).

Trong bài viết đăng trên arXiv hồi tháng 7, nhóm nghiên cứu cho rằng thiên hà này có thể cổ hơn khi mức dịch chuyển đỏ đạt 14, hình thành khoảng 280 triệu năm sau Big Bang. Dù vậy, cần thêm nhiều phân tích để xác định khoảng cách cụ thể của thiên hà.

Epoch 1 chỉ là một phần nhỏ của bầu trời khi bao phủ 1,5 vòng cung phút, khoảng 1/20 chiều rộng của Mặt Trăng. Hình ảnh cũng chỉ mô tả 40% toàn bộ kế hoạch quan sát ban đầu của CEERS dành cho kính viễn vọng James Webb, dự kiến hoàn tất vào tháng 12 năm nay.

James Webb được phóng vào tháng 12/2021, hoạt động chính thức từ tháng 7 năm nay sau khi hiệu chỉnh. Đây là bản kế nhiệm của kính viễn vọng Hubble, dùng để phát hiện các ngôi sao, thiên hà cổ đại, phục vụ tìm hiểu lịch sử hình thành của vũ trụ. Những công cụ hiện đại giúp James Webb thu thập nhiều chi tiết hơn so với Hubble.

Trong thời gian tới, các nhà khoa học đặt mục tiêu phát hiện những vật thể hình thành khoảng 100 triệu năm sau Big Bang.