Kính viễn vọng James Webb phát hiện nồng độ cao các phân tử hữu cơ tại lõi thiên hà IRAS 07251-0248

Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) vừa ghi nhận một lượng lớn các hợp chất hữu cơ tại khu vực trung tâm của thiên hà IRAS 07251-0248, một phát hiện gây kinh ngạc và thách thức những hiểu biết trước đây về sự phức tạp hóa học trong các môi trường vũ trụ khắc nghiệt. Thiên hà này được phân loại là một thiên hà hồng ngoại cực sáng (ULIRG), sở hữu một vùng lõi bị che lấp bởi các lớp khí và bụi dày đặc, khiến việc quan sát bằng các phương pháp quang học thông thường gặp nhiều trở ngại. Nghiên cứu mới nhất, được công bố trên tạp chí Nature Astronomy vào ngày 6 tháng 2 năm 2026, đã thành công nhờ khả năng quan sát xuyên thấu của JWST. Thông qua các thiết bị chuyên dụng như NIRSpec và MIRI, các nhà khoa học đã phân tích bức xạ trong dải bước sóng từ 3 đến 28 micron để nhìn thấu lớp màn bụi dày đặc bao quanh lõi thiên hà.

Các dữ liệu quan sát đã xác nhận sự hiện diện ở trạng thái khí của nhiều loại phân tử như benzen (C₆H₆), mêtan (CH₄), axetylen (C₂H₂), diaxetylen (C₄H₂) và triaxetylen (C₆H₂), cùng nhiều hydrocacbon khác. Một trong những thành tựu quan trọng nhất của nghiên cứu là lần đầu tiên phát hiện ra gốc metyl (CH₃) ở môi trường ngoài thiên hà. Tiến sĩ Ismael García-Bernete, tác giả chính của công trình và là nhà nghiên cứu tại Trung tâm Sinh học Vũ trụ (CAB), cho biết mức độ phức tạp và sự dồi dào của các phân tử này vượt xa các dự báo từ những mô hình lý thuyết hiện có. Điều này chứng tỏ cần phải có một nguồn cung cấp carbon liên tục tại các lõi thiên hà để duy trì một mạng lưới hóa học phong phú đến như vậy.

Những phân tử nhỏ này được xem là các tiền chất quan trọng cho hóa học tiền sinh học, đóng vai trò nền tảng trong việc hình thành các cấu trúc phức tạp hơn. Giáo sư Dimitra Rigopoulou, đồng tác giả nghiên cứu từ Khoa Vật lý của Đại học Oxford, nhấn mạnh rằng các hợp chất này có thể tham gia vào các quá trình dẫn đến sự tổng hợp axit amin và nucleotide. Dựa trên các mô hình mô phỏng được phát triển tại Oxford, nghiên cứu cho thấy chính những điều kiện môi trường cực đoan tại đây, chứ không chỉ riêng nhiệt độ cao hay sự hỗn loạn, đã trở thành động lực thúc đẩy các phản ứng hóa học phức tạp này diễn ra.

Theo các nhà nghiên cứu, cơ chế then chốt tạo nên sự phong phú này là sự phân rã của các hydrocacbon thơm đa vòng (PAH) và các hạt bụi carbon dưới tác động của tia vũ trụ, vốn hiện diện rất mạnh mẽ tại các lõi thiên hà này. Giả thuyết này được củng cố bởi mối liên hệ mật thiết giữa nồng độ hydrocacbon và cường độ ion hóa do tia vũ trụ gây ra trong các thiên hà tương tự. Kết quả nghiên cứu cho thấy những lõi thiên hà bị che khuất như IRAS 07251-0248 thực chất là những "nhà máy" sản xuất phân tử hữu cơ khổng lồ, đóng một vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa hóa học của toàn bộ thiên hà mà trước đây chúng ta chưa từng nhận ra.

Phân tích sâu hơn từ dữ liệu quang phổ không chỉ giúp nhận diện các phân tử khí mà còn xác định được các yếu tố liên quan đến băng và bụi vũ trụ. Các phân tử ở pha khí được JWST đo đạc cho thấy một dòng vật chất đang thoát ra ngoài với tốc độ xấp xỉ 160 km/s. Điều này gợi ý về một chu kỳ sinh hóa, nơi các mảnh vỡ carbon được đẩy ra các vùng không gian lạnh hơn để đóng băng hoặc kết tụ lại thành các cấu trúc lớn hơn. Khám phá này, với sự tham gia của các chuyên gia hàng đầu từ CAB và Đại học Oxford, một lần nữa khẳng định sức mạnh của JWST trong việc giải mã những bí ẩn nằm sâu trong những vùng bị che khuất nhất của vũ trụ.