Kính viễn vọng vô tuyến Metrewave khổng lồ ở Pune, Ấn Độ, thiết bị phát hiện ra tín hiệu mới. Ảnh: National Centre for Radio Astrophysics
Kính viễn vọng vô tuyến Metrewave khổng lồ ở Ấn Độ đã phát hiện một tín hiệu ở bước sóng vô tuyến 21 cm, hay tín hiệu nằm trong quang phổ hydro, phát ra bởi các nguyên tử hydro trung tính.
Các thiên hà phát ra bức xạ điện từ, hay ánh sáng, trên một loạt các bước sóng vô tuyến. Nhưng cho đến nay, bước sóng 21 cm chỉ được nhìn thấy từ các thiên hà ở gần Trái Đất, đồng nghĩa với việc xuất hiện muộn hơn trong lịch sử vũ trụ, do vũ trụ liên tục giãn nở và các thiên hà xuất hiện sớm sẽ bị đẩy ra xa.
Điểm đặc biệt của tín hiệu mới là nó đến từ một thiên hà ở xa, giúp nghiên cứu sự hình thành của các thiên hà và ngôi sao cổ đại nhất.
Tín hiệu hiếm thấy
Khi tín hiệu này phát ra từ thiên hà SDSSJ0826+5630, Dải Ngân Hà, đến nay 13,8 tỷ năm tuổi, chỉ mới được 4,9 tỷ năm tuổi. Từ tín hiệu, các nhà thiên văn học đo được khối lượng của thiên hà cổ đại gấp đôi tổng khối lượng của các ngôi sao bên trong nó.
“Tín hiệu này giống như nhìn lại thời gian 8,8 tỷ năm”, Arnab Chakraborty, nhà vũ trụ học tại Đại học McGill, cho biết về phát hiện mới.
“Một thiên hà phát ra các loại tín hiệu vô tuyến khác nhau, nhưng cho đến nay, chúng ta mới chỉ thu được dạng tín hiệu này từ các thiên hà ở gần, do đó không có nhiều thông tin về các thiên hà cổ đại”, Chakraborty nói.
Hình ảnh các thiên hà trong vũ trụ, chụp bởi Kính viễn vọng không gian James Webb. Ảnh: NASA, ESA
Khó phát hiện các bước sóng lớn như vậy từ các thiên hà ở xa bởi vì vũ trụ giãn nở liên tục kéo dài bước sóng của bức xạ điện từ, làm năng lượng của nó bị suy yếu trước khi kịp đến Trái Đất.
Phương pháp quan sát bằng thấu kính hấp dẫn
Nhóm Chakraborty đã phát hiện tín hiệu mới bằng cách sử dụng hiện tượng thấu kính hấp dẫn, thuộc thuyết tương đối rộng của Einstein.
Thuyết tương đối rộng cho rằng các vật thể có khối lượng đều làm cong không thời gian, khối lượng càng lớn thì độ cong càng lớn. Một vật thể có khối lượng cực lớn như lỗ đen hoặc thiên hà gây ra độ cong cực độ trong không thời gian, giống như quả bóng bowling đặt lên một tấm đệm.
Không thời gian bị uốn cong làm cho ánh sáng cũng bị bẻ cong khi đi ngang qua các vật thể có khối lượng cực lớn. Hiện tượng thấu kính hấp dẫn xảy ra khi một vật thể khối lượng cực lớn nằm giữa nguồn ánh sáng và điểm quan sát.
Lúc này, vật thể khối lượng lớn trở thành một dạng thấu kính, làm cho ánh sáng từ nguồn phát phải đi vòng và do đó bị khuếch đại trước khi đến được điểm quan sát.
Đây là lý do các nhà khoa học quan sát được thiên hà SDSSJ0826+5630. Tín hiệu sóng vô tuyến từ thiên hà cổ đại này đã được phóng đại bởi một thiên hà khác, có khối lượng cực lớn, nằm giữa SDSSJ0826+5630 và Trái Đất.
“Hiện tượng này phóng đại tín hiệu lên gấp 30 lần, cho phép kính thiên văn bắt được tín hiệu", Nirupam Roy, nhà vật lý học tại Viện Khoa học Ấn Độ, cho biết.
Nhóm các nhà thiên văn học tin rằng có thể dùng cách tương tự để quan sát tín hiệu vô tuyến từ các thiên hà xa xôi khác, xuất hiện từ thời kỳ sơ khai của vũ trụ.
