Mới đây, các nhà khoa học đến từ Đài quan sát thiên văn quốc gia Nhật Bản phát hiện ra sự tồn tại của oxy trong một thiên hà cách chúng ta 13,1 tỷ năm ánh sáng – đây là thiên hà xa nhất được hình thành khi Vũ trụ còn sơ khai, khoảng 700 triệu năm sau vụ nổ Big Bang.
So với những lần phát hiện dấu hiệu oxy trước đó thì đây là tín hiệu rõ ràng và xa nhất của oxy trong vũ trụ. Phát hiện này giúp các nhà khoa học hiểu thêm về một giai đoạn trong vũ trụ, được gọi là cosmic reionisation (tạm dịch là thời kỳ tái ion hóa vũ trụ).
Quay trở lại thời điểm khi vũ trụ còn rất trẻ, khoảng 400.000 năm tuổi, các nhà khoa học nghĩ rằng khí ở đó tồn tại trong tình trạng trung tính cho đến khi các ngôi sao khổng lồ đầu tiên hình thành và bắt đầu ion hóa khí Hydro với bức xạ của chúng. Quá trình cosmic reionisation này đã diễn ra khoảng một tỷ năm, nhưng đến nay các nhà khoa học vẫn chưa hiểu được nó đã xảy ra như thế nào và tác động đến vũ trụ ra sao.
Màu xanh lá cây chỉ ra oxy ion hóa phát hiện bởi ALMA, trong khi màu tím cho thấy sự phân bố của các hydro ion hóa phát hiện bởi kính viễn vọng Subaru
“Tìm kiếm các nguyên tố nặng trong vũ trụ là một phương pháp cần thiết để khám phá quá trình hình thành các ngôi sao trong thời gian đó. Đồng thời nghiên cứu về các nguyên tố nặng cũng cung cấp cho chúng tôi một số gợi ý để hiểu thêm về cách thức thiên hà hình thành và cái gì đã gây ra quá trình tái ion hóa vũ trụ”, Giáo sư Akio Inoue tại Đại học Sangyo Osaka, Nhật Bản, tác giả chính của nghiên cứu đã phát biểu trên tạp chí Science.
Năm 2012, dựa trên những dữ liệu thu thập được bằng kính thiên văn vô tuyến ALMA tại Chile, các nhà thiên văn đã tìm thấy dấu hiệu oxy trên thiên hà có tên gọi là SXDF-NB1006-2. Tại thời điểm đó, đây là thiên hà xa nhất mà chúng ta tìm thấy dấu hiệu oxy.
Trước khi quan sát oxy trong SXDF-NB1006-2, nhóm nghiên cứu đã tiến hành chạy mô phỏng để đánh giá chính xác ALMA có thể phát hiện được các yếu tố trong vũ trụ hay không. Sau khi quan sát trực tiếp với ALMA, nhóm nghiên cứu chắc chắn rằng oxy đã tồn tại trong vũ trụ từ thời sơ khai.
Thiên hà đỏ ở trung tâm của bức ảnh chính là thiên hà xa xôi, SXDF-NB1006-2
Đồng ông Naoki Yoshida đến từ Đại học Tokyo cho biết "Số lượng ít ỏi của Oxy có thể dự đoán trước bởi vì vũ trụ vẫn còn trẻ và đã có một lịch sử ngắn của quá trình hình thành các ngôi sao tại thời điểm đó. Trên thực tế, mô hình giả định của chúng tôi dự đoán rằng lượng Oxy kém hơn Mặt Trời 10 lần”.
Người dẫn đầu nghiên cứu, ông Akio Inoue cho biết rằng loại Oxy trên đó không giống với thứ chúng ta đang dùng bởi. "Chúng là những phân tử Oxy được ion hóa gấp đôi. Do đó, chúng ta không thể hít lượng Oxy tại thiên hà cách đây 13,1 tỷ năm ánh sáng nếu đặt chân lên đó. SXDF-NB1006-2 sẽ là một mẫu thử nghiệm của các nguồn sáng chịu trách nhiệm về quá trình tái ion hóa vũ trụ”, ông Akio Inoue cho hay.
"Đây là một bước quan trọng để chúng ta biết được nguyên nhân nào đã dẫn đến quá trình tái ion hóa vũ trụ. Những quan sát có độ phân giải cao hơn sẽ cho phép chúng ta nhìn thấy sự phân bố và chuyển động của oxy ion hóa trong thiên hà và cung cấp thông tin quan trọng để giúp chúng ta hiểu được các tính chất của các thiên hà", ông Yoichi Tamura đến từ trường Đại học Tokyo phát biểu.
Hiện tại phát hiện này được công bố trên tạp chí Science.
