Các nhà thiên văn học ghi nhận sự lụi tàn dần của thiên hà khổng lồ GS-10578 trong vũ trụ sơ khai

Các nhà thiên văn học vừa ghi nhận một hiện tượng hiếm gặp trong giai đoạn bình minh của vũ trụ: thiên hà khổng lồ GS-10578, còn được biết đến với tên gọi "Thiên hà của Pablo", đang dần ngừng quá trình hình thành sao do sự cạn kiệt nguồn cung cấp khí lạnh. Sự kiện này xảy ra vào khoảng ba tỷ năm sau vụ nổ Big Bang, cung cấp những dữ liệu mới quan trọng về cơ chế tiến hóa của các thiên hà trong các kỷ nguyên vũ trụ sơ khai. Một nghiên cứu được thực hiện vào năm 2026, sử dụng dữ liệu kết hợp từ Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) và mảng kính thiên văn ALMA, đã tiết lộ rằng một hố đen siêu khối lượng ở trung tâm đã ngăn cản việc tái cung cấp khí cần thiết để tạo ra các ngôi sao mới.

Thiên hà GS-10578 sở hữu một khối lượng cực kỳ lớn so với độ tuổi của nó, với khối lượng sao tương đương khoảng 200 tỷ lần khối lượng Mặt trời. Giai đoạn hình thành sao bùng nổ nhất của nó diễn ra trong khoảng thời gian từ 12,5 đến 11,5 tỷ năm trước, minh chứng cho một giai đoạn phát triển ban đầu đầy mãnh liệt. Quá trình chấm dứt hình thành sao tại đây được mô tả là một sự ức chế dần dần, hay còn gọi là "cái chết bởi hàng ngàn vết cắt", trái ngược với các mô hình lý thuyết trước đây thường dự đoán về sự sụp đổ đột ngột. Phát hiện này giúp giải thích sự tồn tại của một số lượng lớn các thiên hà khổng lồ và trưởng thành sớm một cách bất ngờ mà JWST đã phát hiện trong vũ trụ sơ khai.

Nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi các nhà khoa học từ Đại học Cambridge, đã xác định rằng hố đen trung tâm đã liên tục đốt nóng và đẩy các luồng khí xung quanh ra ngoài, khiến thiên hà không thể bổ sung vật liệu tạo sao. Hiện tượng này tương ứng với trạng thái "dòng chất lỏng bằng không". Thông qua phổ học của JWST, các chuyên gia đã ghi lại được những luồng gió khí trung tính mạnh mẽ đang thoát ra với vận tốc lên tới 400 km/s, khiến thiên hà mất đi khoảng 60 khối lượng Mặt trời mỗi năm. Với tốc độ thất thoát này, toàn bộ nguồn nhiên liệu còn lại có thể sẽ cạn kiệt hoàn toàn chỉ trong vòng 16 đến 220 triệu năm, một khoảng thời gian rất ngắn trong thang đo thời gian của vũ trụ.

Các quan sát từ hệ thống ALMA, nhằm phát hiện khí carbon monoxide đóng vai trò là chất đánh dấu cho hydro lạnh, đã xác nhận tình trạng thiếu hụt nhiên liệu sao một cách trầm trọng. Tiến sĩ Jan Scholz từ Phòng thí nghiệm Cavendish, đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết việc thiếu vắng khí lạnh là bằng chứng quyết định cho thấy đây là một quá trình "ngạt thở" chậm rãi thay vì một thảm họa tức thời. Điều đáng chú ý là Thiên hà của Pablo vẫn giữ được một đĩa sao có cấu trúc tổ chức tốt, cho thấy cơ chế ức chế này không hề làm biến dạng hay phá hủy cấu trúc vật lý của thiên hà. Điều này minh chứng cho việc các hố đen siêu khối lượng có thể định hình vũ trụ sơ khai thông qua các cơ chế tác động từ từ nhưng vô cùng hiệu quả.

Sự kết hợp giữa JWST và ALMA, như đã được công bố trên tạp chí "Nature Astronomy", một lần nữa khẳng định sức mạnh vượt trội của chúng trong việc tái hiện lịch sử tiến hóa của các thiên hà cổ đại. Trong khi ở vũ trụ gần chúng ta, cơ chế lụi tàn của các thiên hà lớn thường do phản hồi từ nhân thiên hà hoạt động (AGN), thì bằng chứng sớm này cho thấy các cơ chế nội tại đã đóng vai trò chủ đạo ngay từ những giai đoạn đầu. Các nghiên cứu tiếp theo với JWST, tập trung vào hydro nóng, sẽ rất cần thiết để làm rõ các chi tiết tinh vi hơn về cơ chế ức chế hình thành sao này, mở ra chương mới trong hiểu biết của nhân loại về sự hình thành của vạn vật.