Kính viễn vọng không gian Hubble phát hiện ngôi sao xa nhất từ trước tới nay

Các nhà khoa học đặt tên cho ngôi sao này là “Earendel”, từ một từ tiếng Anh cổ có nghĩa là “sao mai” hoặc “ngôi sao buổi sáng”. Earendel có số hiệu kỹ thuật là WHL0137-LS, khối lượng lớn hơn ít nhất 50 lần và sáng gấp hàng triệu lần so với Mặt trời.

Earendel được phát hiện bởi Kính viễn vọng không gian Hubble của NASA, ở xa đến mức ánh sáng của nó mất 12,9 tỷ năm để đến Trái đất. Ngôi sao này xuất hiện khi vũ trụ khoảng 900 triệu năm tuổi, chỉ bằng 7% so với tuổi hiện tại. Cho đến nay, ngôi sao xa nhất từng được phát hiện bởi kính Hubble vào năm 2018, tồn tại khi vũ trụ khoảng 4 tỷ năm tuổi, tương đương 30% tuổi hiện tại.

Tác giả chính của nghiên cứu Brian Welch, một nhà vật lý thiên văn tại Đại học Johns Hopkins ở Baltimore, nói với Space.com: “Phát hiện này cho chúng tôi cơ hội nghiên cứu chi tiết một ngôi sao trong vũ trụ sơ khai. Thông thường, ngay cả một ngôi sao rực rỡ như Earendel cũng sẽ không thể nhìn thấy từ Trái đất do có khoảng cách quá lớn. Trước đây, những vật thể nhỏ nhất được nhìn thấy ở khoảng cách xa như vậy là những cụm sao nằm bên trong các thiên hà đầu tiên”.

Các nhà khoa học đã phát hiện ra Earendel với sự trợ giúp của một cụm thiên hà khổng lồ, WHL0137-08, nằm giữa Trái đất và ngôi sao mới hình thành. Lực hấp dẫn của cụm thiên hà khổng lồ này đã làm biến dạng cấu trúc của không gian và thời gian, dẫn đến việc một thấu kính phóng đại tự nhiên giúp khuếch đại đáng kể ánh sáng từ các vật thể xa xôi ở phía sau thiên hà, chẳng hạn như Earendel. Thấu kính hấp dẫn này đã làm biến dạng ánh sáng từ thiên hà chứa Earendel thành một hình lưỡi liềm dài mà các nhà nghiên cứu đặt tên là Sunrise Arc.

Trong điều kiện hiếm hoi Earendel nằm thẳng hàng với WHL0137-08, có nghĩa là ngôi sao xuất hiện trực tiếp hoặc cực kỳ gần một đường cong trong trường không gian - thời gian, cung cấp độ sáng tối đa khiến Earendel nổi bật so với ánh sáng chung từ chính thiên hà của nó. Hiệu ứng này tương tự như bề mặt gợn sóng của bể bơi tạo ra các vầng ánh sáng rực rỡ dưới đáy bể vào một ngày nắng.

Tuy nhiên, Welch nhấn mạnh đây không phải là vật thể xa nhất mà các nhà khoa học từng phát hiện. Ông giải thích: “Hubble đã quan sát các thiên hà ở khoảng cách xa hơn. Tuy nhiên, chúng tôi thấy ánh sáng từ hàng triệu ngôi sao của chúng hòa trộn với nhau. Còn Earendel là vật thể xa nhất mà chúng tôi có thể xác định ánh sáng từ một ngôi sao riêng lẻ”.

Ông cũng lưu ý rằng ngôi sao này tuy xa, nhưng không già. Welch nói: “Chúng ta thấy ngôi sao vào 12,8 tỷ năm trước, nhưng điều đó không có nghĩa ngôi sao đã 12,8 tỷ năm tuổi. Thay vào đó, nó có thể chỉ vài triệu năm tuổi và không bao giờ đạt độ tuổi lớn như thế”.

Theo Welch, với khối lượng của Earendel, nó gần như chắc chắn không tồn tại cho đến ngày nay. Những ngôi sao có khối lượng lớn thường có xu hướng đốt cháy nhiên liệu nhanh hơn và phát nổ, hoặc sụp đổ thành hố đen.

“Những ngôi sao lâu đời nhất mà chúng tôi từng biết đến cũng hình thành vào cùng một thời điểm, nhưng chúng nhẹ hơn nhiều, vì vậy chúng vẫn tiếp tục tỏa sáng cho đến tận ngày nay”, Welch nói thêm.

Nhiều chi tiết về Earendel vẫn chưa chắc chắn, chẳng hạn như khối lượng chính xác, độ sáng, nhiệt độ và loại của nó. Các nhà khoa học thậm chí còn chưa chắc chắn liệu Earendel là một ngôi sao hay hệ nhị phân. Hầu hết các ngôi sao có khối lượng của Earendel thường có một ngôi sao nhỏ hơn, mờ hơn bay quanh và có thể ánh sáng của Earendel che khuất bạn đồng hành của nó.

Các nhà khoa học dự định tiến hành các quan sát tiếp theo với Kính viễn vọng không gian James Webb mới phóng gần đây của NASA để phân tích ánh sáng hồng ngoại của Earendel và xác định nhiều đặc điểm của nó. Những thông tin như vậy có thể giúp làm sáng tỏ những ngôi sao đầu tiên trong vũ trụ, những ngôi sao được hình thành trước khi vũ trụ chứa đầy các nguyên tố nặng được tạo ra bởi các thế hệ sao lớn liên tiếp.

“Tôi nghĩ một trong những điều thú vị nhất về kết quả này là nó mở ra một cánh cửa mới vào vũ trụ sơ khai”, Welch nói. “Thông thường ở những khoảng cách này, chúng tôi nhìn thấy các thiên hà đầy đủ là các vật thể nhỏ, mờ và sau đó chúng tôi suy ra chi tiết về các ngôi sao bên trong từ ánh sáng tổng hợp của chúng”.

“Đối với Earendel thì không. Với ngôi sao này, chúng ta có thể nghiên cứu ánh sáng của nó một cách độc lập. Điều này cho phép chúng tôi so sánh trực tiếp với các ngôi sao trong dải Ngân hà và tìm kiếm những điểm khác biệt giúp cải thiện hiểu biết của chúng tôi về các ngôi sao trong vũ trụ sơ khai”, Welch cho biết thêm.