Phát hiện Cụm Thiên Hà SPT2349-56 Cực Nóng trong Vũ Trụ Sơ Khai

Một đội ngũ các nhà thiên văn học quốc tế, dưới sự dẫn dắt của các nhà nghiên cứu Canada, đã ghi nhận một cụm thiên hà mang tên SPT2349-56 tồn tại trong Vũ trụ sơ khai. Điều đáng chú ý là nhiệt độ của môi trường liên cụm trong cấu trúc này vượt xa những gì các mô hình vật lý thiên văn tiêu chuẩn từng dự đoán. Cấu trúc liên kết hấp dẫn này, hình thành chỉ sau 1,4 tỷ năm kể từ Vụ Nổ Lớn, lại thể hiện một trạng thái nhiệt độ cực đoan. Theo lý thuyết thông thường, một nhiệt độ như vậy lẽ ra chỉ có thể xuất hiện sau hàng tỷ năm co cụm hấp dẫn và ổn định.

Khám phá quan trọng này, được công bố vào ngày 5 tháng 1 năm 2026 trên tạp chí Nature, được thực hiện dựa trên dữ liệu thu thập từ Mảng Kính thiên văn Milimet/hạ milimet Atacama Lớn (ALMA) đặt tại Chile. Sự kiện này thực sự là một cú sốc lớn đối với giới khoa học, bởi vì nó thách thức những hiểu biết hiện tại về tốc độ phát triển của các cấu trúc vũ trụ lớn.

Cụm SPT2349-56 bao gồm hơn 30 thiên hà, chúng được đóng gói dày đặc trong một không gian có đường kính khoảng 500.000 năm ánh sáng. Kích thước này tương đương với quy mô của quầng thiên hà Milky Way của chúng ta. Điểm gây kinh ngạc nhất chính là tốc độ hình thành sao của nó, ước tính cao gấp khoảng 5.000 lần so với tốc độ của Dải Ngân Hà. Không giống như các 'tiền cụm' chưa liên kết từng được quan sát trước đây, SPT2349-56 đã là một cấu trúc hoàn chỉnh, đạt được nhiệt độ khí cao một cách bất thường rất sớm, cho thấy sự khởi đầu tiến hóa của các vật thể vũ trụ quy mô lớn có phần dữ dội hơn dự kiến.

Việc đo lường nhiệt độ khí giữa các thiên hà trong cụm được thực hiện gián tiếp thông qua việc sử dụng hiệu ứng Sunyaev-Zel'dovich. Hiệu ứng này ghi nhận sự biến dạng của bức xạ phông vi sóng vũ trụ khi các photon đi qua các electron nóng trong môi trường giữa các thiên hà. Tiến sĩ Dachun Zhou, đến từ Đại học British Columbia (UBC) và là tác giả chính của nghiên cứu, đã xác nhận rằng sau khi kiểm chứng, dữ liệu cho thấy khí nóng hơn ít nhất năm lần so với những gì các mô hình dự đoán. Thậm chí, nó còn có năng lượng cao hơn môi trường của nhiều cụm thiên hà hiện đại ngày nay. Nghiên cứu này còn có sự tham gia của Tiến sĩ Scott Chapman từ Đại học Dalhousie.

Tiến sĩ Chapman đưa ra giả thuyết rằng sự gia nhiệt sớm và dữ dội này có thể là do các cơ chế nội tại cực mạnh. Cụ thể, có thể là do ba lỗ đen siêu lớn mới được phát hiện tại trung tâm cụm đang tích cực phun năng lượng ra không gian xung quanh. Hiện tượng này buộc giới khoa học phải xem xét lại các mô hình tiêu chuẩn, vốn mặc định rằng sự nóng lên của khí diễn ra chậm chạp thông qua quá trình nén hấp dẫn trong các cụm đã trưởng thành. Phát hiện này đã đẩy lùi mốc thời gian hình thành các bầu khí quyển nóng của cụm thiên hà về giai đoạn sớm hơn nhiều trong lịch sử Vũ trụ.

Ban đầu, SPT2349-56 được nhận diện vào năm 2010 nhờ Kính thiên văn Nam Cực (SPT) ở Châu Nam Cực. Các quan sát tiếp theo vào năm 2018 đã xác nhận nó là một cụm có tốc độ hình thành sao rất cao. Nhóm nghiên cứu dự định sẽ tiếp tục khảo sát mối liên hệ giữa sự hình thành sao mãnh liệt, hoạt động của các lỗ đen, và bầu khí quyển quá nóng của SPT2349-56 nhằm tinh chỉnh các mô hình vũ trụ học về cách các cụm thiên hà hiện đại được xây dựng.