Phát hiện siêu cụm thiên hà sơ khai JADES-ID1 thách thức các mô hình tiến hóa của vũ trụ

Các nhà thiên văn học, thông qua việc kết hợp dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) và Đài quan sát tia X Chandra, đã ghi nhận sự hình thành của một siêu cụm thiên hà sơ khai (protocluster) khổng lồ ở giai đoạn sớm hơn nhiều so với các dự đoán trước đây. Cấu trúc này, được định danh là JADES-ID1, bắt đầu tập hợp chỉ khoảng một tỷ năm sau vụ nổ Big Bang, sớm hơn từ một đến hai tỷ năm so với những gì các mô hình vũ trụ học hiện đại tiên đoán về các thực thể có quy mô lớn như vậy. Phát hiện mang tính đột phá này, được công bố trên tạp chí Nature vào ngày 28 tháng 1 năm 2026, cho thấy quá trình tích tụ vật chất tối và sự phát triển của các cấu trúc quy mô lớn trong vũ trụ diễn ra nhanh hơn đáng kể so với kỳ vọng của giới khoa học.

Trong khuôn khổ Khảo sát sâu về vũ trụ của JWST (JADES), đài quan sát Webb đã xác định được ít nhất 66 thiên hà tiềm năng thuộc về cấu trúc này trong vùng JADES, nơi giao thoa với khu vực Chandra Deep Field South. Một bằng chứng then chốt xác nhận vị thế của JADES-ID1 như một siêu cụm thiên hà sơ khai là việc kính Chandra phát hiện ra một quầng khí nóng phát xạ tia X – dấu hiệu đặc trưng của một cụm thiên hà đang trong quá trình hình thành tích cực. Với tổng khối lượng ước tính tương đương khoảng 20 nghìn tỷ lần khối lượng Mặt Trời, JADES-ID1 được ông Akos Bogdan từ Trung tâm Vật lý Thiên văn | Harvard & Smithsonian (CfA), tác giả chính của nghiên cứu, nhận định có thể là siêu cụm thiên hà sơ khai xa nhất từng được xác nhận từ trước đến nay.

Quan sát này đặt ra một thách thức lớn đối với các mô hình tiêu chuẩn về sự hình thành cấu trúc vũ trụ, vốn dự báo rằng các siêu cụm thiên hà với kích thước tương tự chỉ bắt đầu hình thành muộn hơn nhiều, vào khoảng ba tỷ năm sau Big Bang. Các chuyên gia trong ngành, điển hình là Klaus Dolag từ Đại học Ludwig Maximilian ở Munich, nhấn mạnh rằng điều này có thể buộc giới khoa học phải xem xét lại các lý thuyết về tốc độ tích tụ vật chất tối hoặc chỉ ra những thiếu sót trong các mô hình vũ trụ học đơn giản hóa hiện nay. Sự tồn tại của JADES-ID1 cho thấy một kịch bản tiến hóa vũ trụ quyết liệt và dồn dập hơn những gì chúng ta từng hình dung về thời kỳ bình minh của không gian.

Đặt trong bối cảnh rộng hơn, những khám phá song song vào năm 2026 cũng cung cấp bằng chứng về sự phát triển nhanh chóng đến kinh ngạc của vũ trụ sơ khai. Điển hình là thiên hà MoM-z14, đã được thiết bị NIRSpec của kính JWST xác nhận bằng phương pháp quang phổ, tồn tại chỉ 280 triệu năm sau Big Bang nhưng lại cho thấy sự giàu có đáng kể về nguyên tố nitơ. Rohan Naidu từ Viện Kavli thuộc Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), tác giả chính của nghiên cứu về MoM-z14, nhận xét rằng kính Webb đang mở ra một vũ trụ không hề tuân theo các dự đoán sẵn có. Hàm lượng nitơ cao trong MoM-z14 gây tranh cãi cho các mô hình tiến hóa sao, bởi khoảng thời gian ngắn ngủi đó dường như không đủ để nhiều thế hệ sao hình thành và làm giàu khí đến mức độ như vậy.

Thêm vào đó, MoM-z14 còn cho thấy các dấu hiệu của việc dọn dẹp lớp sương mù hydro nguyên thủy bao quanh, một quá trình liên quan trực tiếp đến kỷ nguyên tái ion hóa của vũ trụ. Những dữ liệu kết hợp từ JADES-ID1 và MoM-z14 càng củng cố quan điểm rằng những hiểu biết hiện tại của chúng ta về các giai đoạn đầu của không gian vẫn còn nhiều lỗ hổng cần được lấp đầy. Hiện nay, cộng đồng khoa học đang tập trung vào việc thu thập thêm dữ liệu để xác định liệu JADES-ID1 là một hiện tượng hiếm gặp hay là một tín hiệu cho thấy cần phải có những điều chỉnh căn bản trong các mô hình vũ trụ học nền tảng nhằm phản ánh chính xác hơn thực tế của vũ trụ.