Vũ trụ vẫn còn rất non trẻ — chỉ khoảng 700 triệu năm sau vụ nổ Big Bang, hay xấp xỉ 5% độ tuổi hiện tại — khi các thiên hà có khả năng phát triển nhanh chóng và hình thành sao đã bắt đầu tồn tại. Bằng cách sử dụng hai kính thiên văn vô tuyến mạnh mẽ, một nhóm nhà thiên văn học quốc tế đã lần đầu tiên quan sát trực tiếp được thành phần cấu tạo nên "nhiên liệu" cho quá trình này. Các kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society đã mang đến một góc nhìn mới về cách thức những thiên hà lớn đầu tiên được hình thành.
Huge reservoir of star-forming gas discovered in surprisingly mature galaxy in the early Universe universiteitleiden.nl/en/news/2026/0…
Đối tượng nghiên cứu là thiên hà REBELS-25, được quan sát ở độ dịch chuyển đỏ z=7,3. Nó tồn tại trong kỷ nguyên tái ion hóa — giai đoạn mà những thế hệ sao và thiên hà đầu tiên dần thay đổi diện mạo của vũ trụ bằng cách ion hóa lượng hydro trung hòa xung quanh. Trước đây, các nhà thiên văn học đã nghi ngờ rằng những vật thể khổng lồ thời kỳ đầu như vậy phải sở hữu trữ lượng lớn khí phân tử lạnh — nguồn nguyên liệu chính để khai sinh ra các ngôi sao mới. Tuy nhiên, các bằng chứng trực tiếp vẫn còn thiếu hụt do tín hiệu quá yếu, đồng thời nền bức xạ vi sóng vũ trụ ở khoảng cách xa gây khó khăn cho việc quan sát.
Các quan sát từ hệ thống Very Large Array (VLA) tại New Mexico và Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) tại Chile đã đóng vai trò then chốt. Thông qua VLA, các nhà khoa học đã ghi nhận được bức xạ yếu của carbon monoxide (CO) — một chỉ dấu đáng tin cậy của khí lạnh. Đây là lần phát hiện tín hiệu tương tự ở khoảng cách xa nhất tính đến thời điểm hiện tại. ALMA đã bổ sung thêm bức tranh toàn cảnh bằng cách cho phép ước tính nhiệt độ, mật độ và sự phân bố của chất khí. Kết quả cho thấy REBELS-25 chứa khoảng 100 tỷ khối lượng Mặt trời khí phân tử lạnh — chiếm khoảng 95% toàn bộ vật chất thông thường (baryon) của thiên hà này. Để so sánh, số lượng sao đã hình thành trong đó hiện vẫn còn ít hơn đáng kể.
Thiên hà này gây kinh ngạc bởi sự "trưởng thành" của nó. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng nó sở hữu một đĩa quay, nhiều bụi và hàm lượng các nguyên tố nặng tương đối cao. Giờ đây, danh sách này được bổ sung thêm một kho dự trữ khí khổng lồ. "Các kết quả của chúng tôi chứng minh rằng chỉ 700 triệu năm sau Big Bang, các thiên hà đã sở hữu trữ lượng khí lạnh dồi dào để hình thành nên những ngôi sao mới," tác giả chính của nghiên cứu, Karin Cescon từ Đại học Leiden, nhận định.
Nhà thiên văn học người Chile Manuel Aravena từ Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines và Universidad Diego Portales cũng tham gia vào nghiên cứu này. Theo ông, những phát hiện như vậy giúp hiểu rõ cách một số hệ thống trong vũ trụ sơ khai tích tụ vật chất nhanh chóng đến thế. Đây không hẳn là một hình mẫu điển hình — có thể REBELS-25 là một ví dụ nổi bật — nhưng giờ đây các nhà khoa học đã có công cụ để kiểm chứng mức độ phổ biến của những kho dự trữ như vậy.
Khám phá này là một bước tiến quan trọng trong việc nghiên cứu "bình minh vũ trụ". Các công cụ nhạy bén hơn trong tương lai, chẳng hạn như Next Generation VLA, sẽ cho phép quan sát khí lạnh ở nhiều thiên hà sơ khai hơn. Hiện tại, chúng ta có thể thấy rằng ngay cả trong một vũ trụ còn rất trẻ, các điều kiện cho sự phát triển bùng nổ của những cấu trúc vốn sau này trở thành nền tảng của thế giới hiện đại đã hiện hữu. Đây là lời nhắc nhở về việc vũ trụ sơ khai đã năng động và ẩn chứa nhiều bất ngờ đến nhường nào.
