LAP1-B: Tiếng Vọng Quan Sát Được Của Những Ngôi Sao Thế Hệ Đầu Tiên Trong Kỷ Nguyên Bình Minh Vũ Trụ

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng khả năng mạnh mẽ của Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) để khám phá hệ thống LAP1-B. Phát hiện này được coi là bằng chứng sớm nhất có khả năng cao về sự tồn tại của các ngôi sao Thế hệ III (Population III) – những tiền thân giả định của tất cả các thiên thể phát sáng sau này. LAP1-B nằm cách chúng ta khoảng 13 tỷ năm ánh sáng, một khoảng cách cho phép các nhà khoa học nhìn sâu vào kỷ nguyên chỉ 800 triệu năm sau Vụ Nổ Lớn. Việc quan sát LAP1-B mang lại cơ hội độc nhất vô nhị để chạm vào buổi bình minh của quá trình tiến hóa vũ trụ, thời điểm vật chất bắt đầu hình thành nên các cấu trúc sơ khai nhất.

Hệ thống LAP1-B thể hiện những đặc điểm then chốt mà các nhà lý thuyết đã dự đoán cho các ngôi sao thuộc Thế hệ III. Vật thể này được tìm thấy trong một quầng vật chất tối, với khối lượng ước tính khoảng 50 triệu khối lượng Mặt Trời. Con số này khớp với ngưỡng cần thiết cho cái gọi là “sự làm mát nguyên tử” (atomic cooling), một cơ chế được cho là đã khởi đầu cho sự hình thành của các ngôi sao đầu tiên. Bản thân các ngôi sao trong hệ thống này được ước tính là những thiên thể khổng lồ, có khối lượng từ 10 đến 1000 lần khối lượng Mặt Trời, tập hợp trong các cụm nhỏ với tổng khối lượng chỉ vài nghìn khối lượng Mặt Trời. Điều này củng cố lý thuyết về việc những ngôi sao sơ khai này cực kỳ đồ sộ và đã đốt cháy nhiên liệu của chúng một cách nhanh chóng.

Phân tích quang phổ, được thực hiện nhờ JWST, đã tiết lộ sự vắng mặt gần như hoàn toàn của các nguyên tố nặng, thường được gọi là “kim loại” (metals). Đây là dấu hiệu nhận biết rõ ràng của các ngôi sao Thế hệ III. Những ngôi sao này được sinh ra từ thành phần nguyên thủy của Vũ trụ—chủ yếu là hydro và heli, với một lượng nhỏ liti—vì các nguyên tố nặng hơn chưa kịp hình thành thông qua quá trình tổng hợp hạt nhân trong các thế hệ trước đó. Đáng chú ý, khí xung quanh LAP1-B đã chứa dấu vết của sự làm giàu, cho thấy một số ngôi sao khổng lồ đầu tiên này đã kết thúc vòng đời của chúng dưới dạng siêu tân tinh, khởi động quá trình “kim loại hóa” Vũ trụ sơ khai.

Mặc dù LAP1-B hiện là ứng cử viên thuyết phục nhất, các nhà khoa học, bao gồm cả các chuyên gia từ Đại học Columbia và Đại học Toledo, nhấn mạnh sự cần thiết phải có thêm các nghiên cứu chi tiết hơn để xác nhận cuối cùng. Việc phát hiện LAP1-B, nằm ở độ dịch chuyển đỏ z=6.6, hoàn toàn phù hợp với kỳ vọng lý thuyết: trong phạm vi này, các mô hình dự kiến sẽ thấy khoảng một vật thể tương tự trong khả năng quan sát hiện tại. Khám phá này không chỉ là một phát hiện đơn lẻ mà còn mở đường cho việc nghiên cứu sâu hơn về Vũ trụ sơ khai, nơi mỗi tín hiệu mới có thể là chìa khóa để hiểu cách ánh sáng được sinh ra trong bóng tối vũ trụ. Các mô hình chỉ ra rằng ảnh hưởng của những ngôi sao đầu tiên này đối với sự hình thành sao và sự hình thành các thiên hà sau đó là yếu tố quyết định, đặt nền móng vững chắc cho toàn bộ quá trình tiến hóa vũ trụ tiếp theo.