Hình ảnh trường sâu từ JWST nhìn lại vũ trụ sơ khai (Ảnh: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA))
Kính thiên văn James Webb (JWST) đã phát hiện ra một khối quan trọng của sự sống vào buổi bình minh của vũ trụ, làm đảo lộn những gì chúng ta biết về các thiên hà đầu tiên.
Phát hiện này – một đám mây carbon trong một thiên hà nhỏ và xa xôi khi nó xuất hiện chỉ 350 triệu năm sau Vụ nổ lớn Big Bang đánh dấu sự phát hiện sớm nhất về một nguyên tố khác ngoài hydro trong vũ trụ.
Đồng tác giả Roberto Maiolino, giáo sư vật lý thiên văn thực nghiệm tại Viện Vũ trụ Kavli thuộc Đại học Cambrige, Anh, cho biết: “Nghiên cứu trước đó cho thấy carbon bắt đầu hình thành với số lượng lớn tương đối muộn – khoảng một tỷ năm sau Vụ nổ lớn. Nhưng chúng tôi phát hiện ra rằng carbon được hình thành sớm hơn nhiều – nó thậm chí có thể là kim loại lâu đời nhất”.
Các nhà thiên văn học phân loại các nguyên tố nặng hơn hydro và heli là kim loại. Bởi vì, ngoài hydro và một lượng nhỏ lithium, những nguyên tố này được rèn bên trong lò nung rực lửa của các ngôi sao và phân bố khắp vũ trụ bởi các vụ nổ sao gọi là siêu tân tinh.
Maiolino cho biết: “Chúng tôi rất ngạc nhiên khi thấy carbon sớm như vậy trong vũ trụ, vì người ta cho rằng những ngôi sao đầu tiên tạo ra nhiều oxy hơn carbon. Chúng tôi đã nghĩ rằng carbon được làm giàu muộn hơn nhiều, thông qua các quá trình hoàn toàn khác, nhưng thực tế là nó xuất hiện quá sớm cho chúng tôi biết rằng những ngôi sao đầu tiên có thể đã hoạt động rất khác”.
Để thực hiện khám phá này, các nhà thiên văn học đã sử dụng JWST để quan sát một thiên hà cổ xưa có tên GS-z12 . Sử dụng Máy quang phổ hồng ngoại gần của kính thiên văn, các nhà nghiên cứu đã chia ánh sáng ban đầu này thành một quang phổ màu mà từ đó họ có thể đọc được dấu vân tay hóa học của thiên hà sơ khai. Những gì họ tìm thấy ở thiên hà xa xôi, có khối lượng nhỏ hơn 100.000 lần so với Dải Ngân hà , là dấu vết của oxy và neon trộn lẫn với tín hiệu mạnh của carbon.
Tác giả chính Francesco D'Eugenio, nhà vật lý thiên văn tại Viện Vũ trụ Kavli, cho biết: “Những quan sát này cho chúng ta biết rằng carbon có thể được làm giàu nhanh chóng trong vũ trụ sơ khai. Và bởi vì carbon là nền tảng cho sự sống, nên không nhất thiết sự sống phải tiến hóa muộn hơn nhiều trong vũ trụ. Có lẽ sự sống xuất hiện sớm hơn nhiều - mặc dù nếu có sự sống ở nơi khác trong vũ trụ, nó có thể đã tiến hóa rất khác so với những gì chúng ta biết. Nó đã xảy ra trên Trái Đất".