Khoảng một vài trăm triệu năm sau vụ nổ lớn Big Bang, những cấu trúc đầu tiên của Vũ trụ như sao, thiên hà được hình thành. Bức xạ từ chúng làm ion hóa nguyên tử hidro trung hòa ở môi trường xung quanh và Vũ trụ bước vào giai đoạn tái ion hóa. Cho đến nay, câu hỏi về các nguồn chịu trách nhiệm chính đối với quá trình này vẫn đang được thảo luận sôi nổi. Nghiên cứu này góp phần làm rõ vai trò của các thiên hà hình thành sao đối với quá trình tái ion hóa Vũ trụ sơ khai bằng cách tính toán sự tiến triển của hàm độ trưng (số lượng nguồn trong một đơn vị thể tích Vũ trụ, trong một khoảng giá trị độ trưng) theo thời gian (hàm của dịch chuyển đỏ) và ước lượng tốc độ hình thành sao ở những khoảng dịch chuyển đỏ khác nhau.
Dữ liệu nghiên cứu là các thiên hà hình thành sao, phát xạ vạch Lyman alpha đằng sau 17 cụm thiên hà thấu kính hấp dẫn quan sát bởi máy quang phổ đa đối tượng MUSE đặt tại Đài Thiên văn Nam Âu. Đây là bộ số liệu lớn nhất từ trước đến nay với 600 nguồn phát xạ vạch Lyman alpha đằng sau các cụm thiên hà thấu kính hấp dẫn có độ phân giải cao, và là lần đầu tiên một nhóm nghiên cứu ngoài khu vực Châu Âu được quyền truy cập ưu tiên vào dữ liệu của cộng đồng các nhà khoa học sử dụng dữ liệu của MUSE/VLT. Nhờ hiệu ứng thấu kính hấp dẫn, chúng tôi có thể nghiên cứu những thiên hà có độ trưng mờ nhạt hơn 10 lần so với các khảo sát trước đó, trong khoảng dịch chuyển đỏ từ 2.9 tới 6.7.
Kết quả nghiên cứu của chúng tôi tiếp tục khẳng định vai trò lớn của các thiên hà có độ trưng mờ nhạt trong việc tái ion hoá Vũ trụ sơ khai, ở vùng tín hiệu nhỏ hơn 10 lần so với các khảo sát trước. Chúng tôi cũng tìm thấy bằng chứng về vai trò của loại thiên hà này tăng theo thời gian, chúng đóng góp nhiều hơn ở thời kì Vũ trụ sơ khai. Ở những vùng độ trưng mờ nhạt nhất, kết quả của chúng tôi gợi ý sự sụt giảm (turn-over) của hàm độ trưng ở những dịch chuyển đỏ lớn hơn 4, có ý nghĩa quan trọng trong việc tìm hiểu sự hình thành và tiến hoá của thiên hà. Tuy vậy sai số của các phép đo, tính toán vẫn còn lớn và cần thêm nhiều dữ liệu hơn để khẳng định. Toàn bộ quá trình tính toán được thực hiện trên máy tính hiệu năng cao đặt tại Trung tâm Tin học tính toán, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Tham khảo
- Thai, T. T., Tuan-Anh, P., Pello, R., et al. 2023, Probing the faint-end luminosity function of Lyman-alpha emitters at 3 < z < 7 behind 17 MUSE lensing clusters | Astronomy & Astrophysics (A&A), https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2023/10/aa46716-23/aa46716-23.html
