Cuộc ‘săn tìm’ những ngôi sao xa

Ngôi sao Earendel có thể nặng hơn Mặt trời từ 50-500 lần và sáng hơn hàng triệu lần.

Earendel là tên do các nhà khoa học đặt, từ tiếng Anh cổ có nghĩa “ngôi sao buổi sáng” hoặc “ánh sáng đang lên”.

Việc phát hiện ra ngôi sao này phá vỡ kỷ lục do chính Hubble thiết lập năm 2018 khi nó tìm thấy một ngôi sao ra đời khi vũ trụ khoảng bốn tỷ năm tuổi.

Do ngôi sao Earendel ở rất xa nên ánh sáng của nó mất tới 12,9 tỷ năm để đến được với con người. Việc quan sát được Earendel có thể giúp các nhà thiên văn học tìm hiểu vũ trụ thuở sơ khai.

Đồng tác giả của nghiên cứu, bà Victoria Strait, một nhà nghiên cứu tại Trung tâm bình minh vũ trụ ở Copenhagen (Đan Mạch) cho biết: “Khi chúng ta nhìn sâu vào vũ trụ, chúng ta đồng thời nhìn ngược lại thời gian, vì vậy những quan sát có độ phân giải cực cao này cho phép chúng ta hiểu được các cấu tạo của một số thiên hà đầu tiên”.

Khoảng cách khổng lồ

Sao Earendel ra đời khi vũ trụ chưa đầy một tỷ năm tuổi, bằng khoảng 6% độ tuổi hiện nay.

“Vào thời điểm đó, Earendel ở cách dải Ngân hà của chúng ta 4 tỷ năm ánh sáng, nhưng trong khoảng thời gian gần 13 tỷ năm để ánh sáng từ nó đến được với chúng ta, vũ trụ đã mở rộng không ngừng, nên hiện nay ngôi sao đó cách xa chúng ta tới 28 tỷ năm ánh sáng”, bà Strait cho biết.

Những ngôi sao chúng ta nhìn thấy trên bầu trời đêm đều nằm trong dải Ngân hà. Do khoảng cách quá xa, những kính thiên văn cực mạnh cũng chỉ có thể nhìn thấy những ngôi sao riêng lẻ trong các thiên hà lân cận. Còn các thiên hà xa trông chỉ như những vệt sáng mờ được tạo thành từ hàng tỷ ngôi sao.

Thấu kính lực hấp dẫn

Nhưng hiệu ứng “thấu kính lực hấp dẫn” (do nhà vật lý người Đức Albert Einstein nêu ra) cho phép chúng ta nhìn sâu hơn vào vũ trụ xa xôi. “Thấu kính lực hấp dẫn” xảy ra khi các thiên thể ở gần chúng ta hơn đóng vai trò như chiếc kính lúp, giúp chúng ta “soi” các thiên thể ở xa.

Lực hấp dẫn uốn cong và phóng đại ánh sáng từ các thiên hà ở xa. Khi ánh sáng đi đến gần các thiên thể có khối lượng lớn, nó sẽ đi theo một đường cong xung quanh thiên thể đó. Nếu thiên thể đó nằm giữa Trái đất và ngôi sao ở xa, nó có thể truyền ánh sáng từ ngôi sao đó về phía Trái đất, giống như qua một thấu kính phóng đại.

Nhiều thiên hà xa xôi đã được phát hiện theo cách này.

Nhóm nghiên cứu đã phát hiện Earendel nhờ “sự hỗ trợ” của cụm thiên hà khổng lồ WHL0137-08 nằm giữa Trái đất và ngôi sao. Lực hấp dẫn của cụm thiên hà làm méo trường không gian và thời gian, hình thành một thấu kính phóng đại tự nhiên giúp tăng cường ánh sáng từ các thiên thể xa xôi như Earendel lên hàng nghìn lần. “Thấu kính lực hấp dẫn” này, kết hợp với chín giờ quan sát bằng kính thiên văn Hubble và nỗ lực của nhóm các nhà thiên văn học quốc tế, đã tìm ra ngôi sao xa kỷ lục.

Trưởng nhóm nghiên cứu Brian Welch, nhà thiên văn học tại Đại học Johns Hopkins ở thành phố Baltimore (Mỹ), cho biết: “Thông thường ở những khoảng cách này, các thiên hà trông chỉ như những vệt mờ nhỏ, với ánh sáng từ hàng triệu ngôi sao hòa quyện vào nhau”.

Để chắc chắn rằng đây thực sự là một ngôi sao đơn lẻ, chứ không phải là hai ngôi sao nằm rất gần nhau, nhóm nghiên cứu sẽ sử dụng kính viễn vọng không gian James Webb mới phóng gần đây để quan sát Earendel. Kính James Webb cũng có thể cho biết nhiệt độ và khối lượng của ngôi sao này.

“Với kính viễn vọng James Webb, chúng tôi sẽ có khẳng định Earendel là một ngôi sao, đồng thời định lượng nó là loại sao nào”, đồng tác giả nghiên cứu Sune Toft, lãnh đạo Trung tâm bình minh vũ trụ và giáo sư tại Viện Niels Bohr ở Copenhagen, cho biết. Webb thậm chí sẽ cho phép các nhà nghiên cứu đo thành phần hóa học của ngôi sao. Có khả năng Earendel sẽ là ví dụ đầu tiên được biết đến về thế hệ sao sớm nhất của vũ trụ.

Các nhà thiên văn muốn biết thêm về thành phần của ngôi sao này vì nó được hình thành sớm sau khi vũ trụ được tạo thành, rất lâu trước khi vũ trụ chứa đầy các nguyên tố nặng được tạo ra từ “cái chết” của các ngôi sao lớn.

Ông Welch cho biết: “Earendel đã ra đời cách đây rất lâu nên nó có thể không có tất cả các nguyên liệu thô như những ngôi sao ngày nay. Nghiên cứu về Earendel sẽ mở ra cánh cửa dẫn vào một kỷ nguyên vũ trụ mà chúng ta chưa từng biết. Giống như chúng ta đang đọc một cuốn sách thực sự thú vị, nhưng chúng ta đã bắt đầu đọc từ chương thứ hai, và bây giờ chúng ta sẽ có cơ hội để xem ngược lại, xem tất cả đã bắt đầu như thế nào”.

Kính viễn vọng Webb có thể giúp các nhà thiên văn học tìm thấy những ngôi sao xa hơn những gì mà kính Hubble có thể tìm thấy.

Ông Welch nói: “Với Webb, chúng ta có thể nhìn thấy những ngôi sao thậm chí còn xa hơn cả Earendel, điều này sẽ vô cùng thú vị. Chúng tôi sẽ nhìn vào vũ trụ xa nhất có thể. Tôi rất muốn thấy kính viễn vọng Webb phá kỷ lục về khoảng cách của ngôi sao Earendel”.