Để chạm đến kính viễn vọng của người Trái Đất, các tín hiệu từ lỗ đen quái vật ở trung tâm thiên hà GN-z11 đã vượt qua vùng không - thời gian khổng lồ từ nơi quá khứ gần 13,4 tỉ năm về trước.
Nó là lỗ đen siêu khối lâu đời nhất từng được ghi nhận.
Lỗ đen quái vật cổ xưa nhất được phát hiện giữa thiên hà GN-z11 - Ảnh: NASA/ESA/CSA
Trong hình ảnh ngoạn mục vừa được ghi nhận, thiên hà GN-z11 đang lơ lửng ở vùng không gian chỉ 440 triệu năm sau vụ nổ Big Bang khai sinh vũ trụ.
Do ánh sáng đi từ một vật thể mất khoảng thời gian tương ứng với khoảng cách tính bằng năm ánh sáng của nó với Trái Đất, James Webb cho phép nhìn trực diện vào quá khứ.
Hiện tại, có thể thiên hà này và lỗ đen của nó đã trôi rất xa so với khoảng cách 13,4 tỉ năm ánh sáng của hình ảnh được nhìn thấy do sự giãn nở của vũ trụ, hoặc thậm chí "chết" từ lâu.
Nhưng chính việc bắt được nó ở trạng thái "sơ sinh" 13,4 tỉ năm trước đem lại kho báu cho giới thiên văn.
Theo nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí khoa học Nature, phát hiện này có thể giúp tìm kiếm câu trả lời vì sao vũ trụ sơ khai lại có thể tồn tại những lỗ đen to lớn đến thế.
Trong thế giới hiện đại, các lỗ đen bắt nguồn từ cái chết của những ngôi sao lớn.
Ban đầu chúng chỉ là các lỗ đen khối lượng sao nhỏ bé, nhưng trải qua hàng tỉ năm ngấu nghiến khí và bụi, sáp nhập với các lỗ đen khác, một số sẽ trở thành lỗ đen siêu khối, thứ còn được gọi là lỗ đen quái vật vì độ to lớn và hung hãn.
Tuy nhiên, chỉ vài trăm triệu năm sau Big Bang là quãng thời gian quá ngắn để lỗ đen của GN-z11 đạt được trạng thái siêu khối như thể.
Theo GS Roberto Maiolino từ Đại học Cambridge, thành viên nhóm nghiên cứu, điều này cho thấy các lỗ đen cổ đại phải ra đời hoặc phát triển theo một con đường khác biệt.
Lời giải thích phổ biến là chúng hình thành trực tiếp từ các đám mây khí khổng lồ, tức vừa sinh ra đã là "quái vật".
Nghiên cứu mới cũng cho rằng đám mây đủ tạo ra "trái tim" của thiên hà GN-z11 phải là một đám mây nguyên sơ, chưa được làm giàu bởi các nguyên tố nặng do các ngôi sao đầu tiên tạo ra. Đám mây đó cũng phải nặng bằng 10.000 - 1 triệu khối lượng Mặt Trời.
Để đám mây khổng lồ đó biến thành lỗ đen thay vì nguội đi quá nhanh và trở thành các ngôi sao lớn, cần một tác động mạnh như tia cực tím cực đoan từ một thiên hà hay lỗ đen lớn cần đó.
Tuy vậy, đây cũng chỉ mới là một kịch bản giả thuyết. Các nhà khoa học kỳ vọng James Webb sẽ giúp họ khám phá ra các con quái vật cổ đại tương tự để lấp đầy thêm những mảnh ghép còn thiếu về những thứ khó tin trong vũ trụ sơ khai.
