Hiểu được sự tiến hóa của Vũ Trụ sơ khai là một khía cạnh quan trọng trong thiên văn học hiện đại.
Một kỷ nguyên đặc biệt quan trọng trong những ngày đầu đời chính là
thời kì tái ion hóa. Thời điểm những ngôi sao đầu tiên ra đời.
Hubble đã mang đến cho chúng ta cái nhìn đầu tiên về thời điểm đó.
nhưng Kính thiên văn Không gian James Webb sẽ mở rộng cánh cửa để tiến sâu hơn...
Vì sao đầu tiên đã biến đổi Vũ Trụ như thế nào?
13,8 tỷ năm về trước, Vũ Trụ bắt đầu với Vụ nổ Lớn (Big Bang)
ban đầu Vũ trụ là một chiếc lò nung với các hạt điện từ tự do nóng bỏng
Khi Vũ Trụ bắt đầu hạ nhiệt, các hạt proton và neutron kết hợp và thu hút các electron tự do
để hình thành các nguyên tử trung tính, chủ yếu là hydro và một lượng nhỏ heli.
Sự kiện này, được gọi là tái hợp, không còn hạt electron tự do nào mà chỉ có 1 lớp sương hydro phủ khắp Vũ Trụ.
Cuối cùng đám mây hydro co sập tạo thành những vì sao đầu tiên
nhưng quá trình này diễn ra rất chậm.
Trong suốt hàng triệu năm, Vũ Trụ không hề có nguồn sáng nào. Kỷ nguyên tối của Vũ Trụ bắt đầu.
Sau đó, lực hấp dẫn của các vùng đậm đặc hơn bắt đầu thu hút vật chất xung quanh chúng.
Những vùng này co sụp để trở thành sao và thiên hà đầu tiên, cuối cùng chúng cũng tỏa sáng.
Nhờ sự kiện tái hợp, ánh sáng của sao sẽ không bị các hạt electron tự do tán xạ ánh sáng,
vì vậy ánh sao có thể tự do di chuyển trong Vũ Trụ, chấm dứt kỷ nguyên tối.
Những ngôi sao đầu tiên đủ lớn và năng lượng để
một lần nữa tước đi electron của những nguyên tử hydro xung quanh.
Thời điểm này, được gọi là kỷ nguyên tái ion hóa.
Thời kỳ này có thể bắt đầu sớm nhất là vào khoảng 400 triệu năm
sau Big Bang, và nó kéo dài trong vài trăm triệu năm.
Có nhiều điều chúng ta không biết về thời kỳ này trong lịch sử Vũ Trụ,
ngay cả máy ảnh đặc biệt của Hubble chỉ có thể phát hiện ra một vài thiên hà sáng từ thời kỳ đó.
Tuy vậy, Hubble đã cung cấp một số thông tin chi tiết nhất mà ta cần
về sự phong phú và đặc tính của các thiên hà hình thành sao sớm nhất.
Trong khi cung cấp một số lời giải đáp, Hubble lại mang đến nhiều câu hỏi hơn nữa.
Làm cách nào và khi nào ngôi sao đầu tiên hình thành? Và khi nào thiên hà đầu tiên xuất hiện?
Làm thế nào bức xạ của ngôi sao đầu tiên thoát khỏi
môi trường bụi bặm của thiên hà mẹ để ion hóa vật chất giữa các thiên hà?
Những ngôi sao đầu tiên có đủ mạnh để tái ion hóa Vũ Trụ,
hay thay vào đó là do các lỗ đen?
Sắp tới Kính thiên văn Không gian James Webb của NASA/ESA/CSA
với máy ảnh hồng ngoại nhạy bén cùng chiếc gương 6,5m khổng lồ,
sẽ cho chúng ta biết về những ngày đầu đời của Vũ Trụ.
James Webb sẽ khám phá Vũ Trụ ở bước sóng dài,
nhìn xa hơn vào quá khứ để thu thập thông tin một cách chính xác
khi nào và bằng cách nào thời kì tái ion hóa xảy ra.
Chúng ta sẽ tìm hiểu rõ hơn về kỷ nguyên này,
về thời điểm ngôi sao đầu tiên bắt đầu thắp sáng Vũ Trụ.
Và chúng ta đã sẵn sàng để kinh ngạc trước tự nhiên còn hơn cả trí tưởng tượng hoang dại của nhân loại.
Hubblecast được sản xuất bởi ESA/Hubble tại Tổ chức Nghiên cứu thiên văn châu Âu tại Nam Bán cầu (Đức).
Sứ mệnh Hubble là dự án hợp tác quốc tế giữa NASA và Cơ quan Vũ Trụ châu Âu.
Transcripted by ESA; Translated by Thanh Sang Mai.