Không phải một vụ nổ dữ dội hay một sự kiện thảm khốc đơn lẻ, cái chết của thiên hà này diễn ra âm thầm, kéo dài, đúng như cách các nhà khoa học mô tả: “cái chết bởi nghìn vết cắt”.
Phát hiện này là kết quả của sự phối hợp giữa Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) và hệ thống kính thiên văn vô tuyến ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Đối tượng nghiên cứu là thiên hà GS-10578, thường được gọi bằng cái tên thân mật hơn là “Thiên hà Pablo”, nhằm vinh danh nhà thiên văn đầu tiên nghiên cứu chi tiết thiên hà này.
Cái chết của một thiên hà trong vũ trụ sơ khai
Ánh sáng từ Thiên hà Pablo đã mất khoảng 11 tỷ năm để đến được Trái Đất, đồng nghĩa với việc các nhà khoa học đang quan sát nó như khi vũ trụ mới chỉ khoảng 3 tỷ năm tuổi sau Vụ Nổ Lớn (Big Bang). Điều đáng kinh ngạc là dù còn rất trẻ, thiên hà này lại có khối lượng khổng lồ, tương đương khoảng 200 tỷ Mặt Trời.
Phân tích cho thấy phần lớn các ngôi sao trong Thiên hà Pablo được hình thành trong khoảng thời gian từ 12,5 đến 11,5 tỷ năm trước. Tuy nhiên, không lâu sau đó, quá trình tạo sao đột ngột chấm dứt. Thiên hà này dường như đã cạn kiệt hoàn toàn nguồn khí lạnh, “nhiên liệu” thiết yếu cho sự ra đời của các ngôi sao mới.
Trong thiên văn học, khi một thiên hà ngừng hình thành sao và bước vào trạng thái “yên tĩnh”, các nhà khoa học coi đó là cái chết của thiên hà. Theo nghĩa này, Thiên hà Pablo là một ví dụ điển hình của kiểu “sống nhanh và chết trẻ” trong lịch sử vũ trụ.
Hố đen trung tâm – sát nhân thầm lặng
Những manh mối đầu tiên về nguyên nhân cái chết của thiên hà này đã được công bố vào tháng 9/2024, khi nhóm nghiên cứu sử dụng dữ liệu từ JWST. Họ phát hiện hố đen siêu khối lượng ở trung tâm Thiên hà Pablo đang thổi bay một lượng khí khổng lồ ra khỏi thiên hà với vận tốc lên tới 3,5 triệu km/giờ.
Ở tốc độ này, khí vốn là nguyên liệu để hình thành sao có thể thoát hoàn toàn khỏi lực hấp dẫn của thiên hà, không bao giờ quay trở lại. Đây là một dấu hiệu rõ ràng cho thấy hố đen đang trực tiếp can thiệp vào số phận của thiên hà chủ.
Để làm rõ hơn câu chuyện, nhóm nghiên cứu tiếp tục sử dụng ALMA, mạng lưới gồm 66 kính thiên văn vô tuyến đặt tại sa mạc Atacama ở Chile, quan sát Thiên hà Pablo trong suốt 7 giờ. Mục tiêu của họ là tìm kiếm carbon monoxide, một dấu vết quan trọng giúp truy tìm khí hydro lạnh – thành phần chính tạo nên các ngôi sao.
Kết quả thu được lại là… không có gì.
Tuy nhiên, chính sự vắng mặt này lại mang ý nghĩa to lớn. “Điều khiến chúng tôi bất ngờ là bạn có thể học được nhiều đến mức nào từ việc không nhìn thấy thứ gì đó”, nhà nghiên cứu Jan Scholtz từ Đại học Cambridge chia sẻ. “Ngay cả với một trong những quan sát sâu nhất của ALMA đối với loại thiên hà này, hầu như không còn chút khí lạnh nào. Điều đó cho thấy đây là một quá trình bị bỏ đói từ từ, chứ không phải một cú đánh tử thần”.
Song song với ALMA, JWST tiếp tục quan sát Thiên hà Pablo thêm 6,5 giờ và phát hiện rằng thiên hà này đang mất khoảng 60 lần khối lượng Mặt Trời mỗi năm dưới dạng khí. Với tốc độ này, toàn bộ nguồn nhiên liệu cho sự hình thành sao có thể đã bị tiêu hao chỉ trong khoảng 16 đến 220 triệu năm.
Con số này nghe có vẻ lớn, nhưng trong thang thời gian vũ trụ, đó là một cái chớp mắt. Thông thường, các nhà khoa học ước tính một thiên hà cần tới hàng tỷ năm để cạn kiệt nhiên liệu tạo sao.
Điều đáng chú ý là Thiên hà Pablo không cho thấy dấu hiệu từng trải qua một vụ sáp nhập dữ dội với thiên hà khác. “Thiên hà trông như một đĩa quay khá yên bình”, Francesco D’Eugenio, đồng trưởng nhóm nghiên cứu tại Viện Vũ trụ học Kavli, cho biết. “Điều đó cho thấy nó không hề chịu một cú va chạm lớn. Thế nhưng, nó đã ngừng tạo sao từ 400 triệu năm trước, trong khi hố đen trung tâm lại tiếp tục hoạt động”.
Bằng cách tái dựng lịch sử hình thành sao, nhóm nghiên cứu phát hiện hố đen không thổi bay toàn bộ khí chỉ trong một lần. Thay vào đó, nó trải qua nhiều chu kỳ phun trào, liên tục đẩy khí ra ngoài và ngăn không cho khí mới rơi trở lại thiên hà, khiến “bình nhiên liệu” không bao giờ được nạp đầy.
Phát hiện này giúp lý giải vì sao kính James Webb liên tục phát hiện những thiên hà trông “già nua” một cách bất thường trong vũ trụ sơ khai. “Bạn không cần một thảm họa vũ trụ để giết chết một thiên hà”, Scholtz nói. “Chỉ cần ngăn không cho nhiên liệu mới đi vào là đủ. Trước thời Webb, những thiên hà như vậy gần như chưa từng được biết đến”.
Với thành công của “cặp đôi” JWST–ALMA, các nhà thiên văn hy vọng những quan sát tiếp theo sẽ hé lộ chi tiết hơn về cơ chế mà hố đen siêu khối lượng đã sử dụng để âm thầm bóp nghẹt và giết chết Thiên hà Pablo.
Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature Astronomy vào ngày 25/11, đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc hiểu cách các hố đen định hình và đôi khi kết liễu số phận của các thiên hà trong vũ trụ.
(Theo Space, Cybernews)
‘Siêu Trái Đất’ phát tín hiệu bí ẩn, hành tinh trong thiên hà có thể sinh sống?NASA vừa phát hiện một hành tinh "siêu Trái Đất" bí ẩn, dường như đang phát ra một tín hiệu lặp lại từ khoảng cách 154 năm ánh sáng.
.svg){kind=icon}
