Chấn động ngành thiên văn: Phát hiện hai chuẩn tinh cổ nhất lịch sử vũ trụ

Thuật toán học máy bắt bài những hố đen siêu khối lượng ẩn giấu từ thuở khai thiên lập địa.

Một đội ngũ nhà khoa học quốc tế vừa phát hiện ra 31 thiên thể quasar (chuẩn tinh) cổ nhất từng được tìm thấy, mang lại góc nhìn rõ ràng nhất từ trước đến nay về những hố đen siêu khối lượng đầu tiên. Phát hiện chấn động công bố trên tạp chí Astronomy & Astrophysics này đang đặt ra những câu hỏi hóc búa về việc làm thế nào các hố đen khổng lồ, nặng gấp hàng tỷ lần mặt trời, lại có thể hình thành và phát triển nhanh chóng đến vậy ngay khi vũ trụ còn ở thời kỳ sơ khai.

Chuẩn tinh phát ra lượng năng lượng cực lớn được tạo ra bởi vật chất rơi vào hố đen siêu lớn.

Bước ngoặt từ kính thiên văn Euclid và công nghệ học máy

Quasar là một trong những vật thể sáng nhất vũ trụ, tỏa sáng nhờ năng lượng từ các hố đen siêu khối lượng đang nuốt chửng lượng vật chất khổng lồ. Ánh sáng mạnh mẽ vượt trội cả thiên hà của chúng cho phép các nhà thiên văn nhìn xuyên qua 13 tỷ năm lịch sử vũ trụ. Trong số 31 quasar mới, có hai thực thể sớm nhất từng được biết đến, đã rực sáng bằng cả 1 ngàn tỷ mặt trời khi vũ trụ mới chỉ khoảng 670 triệu năm tuổi.

Việc săn lùng các quasar cổ đại từ mặt đất gần như là bất khả thi do ánh sáng mờ nhạt của chúng bị kéo giãn thành tia hồng ngoại và bị cản trở bởi bầu khí quyển Trái đất. Bước ngoặt chỉ xảy ra khi kính thiên văn không gian Euclid của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) được phóng lên vào năm 2023. Nhờ hoạt động trên quỹ đạo phía trên lớp màn sương hồng ngoại, Euclid có thể quét qua các vùng không gian khổng lồ để bắt trọn những ánh sáng cổ xưa nhất.

Bên cạnh kính thiên văn hiện đại, công nghệ học máy cũng đóng vai trò then chốt khi giúp các nhà khoa học sàng lọc hàng chục triệu nguồn thiên văn để tìm ra các quasar thực sự. Nhờ phần mềm xử lý dữ liệu tiên tiến kết hợp cùng kính thiên văn Keck mặt đất, nhóm nghiên cứu đã xác nhận thành công quần thể quasar cổ đại này. Trong đó, có 14 vật thể đạt độ dịch chuyển đỏ từ 7 trở lên và hai vật thể cổ nhất đạt kỷ lục 7,69 và 7,77.

Kính viễn vọng Euclid.

Khám phá này chỉ là sự khởi đầu cho một hành trình giải mã toàn diện về chương đầu tiên của vũ trụ. Trong thời gian tới, các chương trình quan sát chuyên sâu với kính viễn vọng không gian James Webb và mảng kính thiên văn ALMA sẽ tiếp tục đo khối lượng các hố đen, nghiên cứu khí bụi xung quanh và quá trình tái ion hóa. Mục tiêu lớn hơn của các nhà khoa học là ghép nối tất cả các dữ liệu này thành một biên niên sử mạch lạc về một tỷ năm đầu tiên của vũ trụ.