Kính thiên văn James Webb (JWST) đã phát hiện ra những thiên hà sớm nhất hình thành chỉ 500 triệu năm sau Vụ Big Bang, tới mức sự tồn tại của chúng về mặt lý thuyết gần như không thể. Những thiên hà sơ khai này, thuộc Dải Ngân hà, đã hình thành trong một khoảng thời gian ngắn so với niên đại của con người.
Việc khám phá này đặt ra thách thức cho quan điểm hiện tại của các nhà khoa học vật lý về quá trình hình thành thiên hà và thậm chí có thể xáo trộn cả mô hình tiêu chuẩn của ngành thiên văn học.
Sử dụng mô phỏng siêu máy tính
Hiện tại, một tập thể các nhà khoa học đang dùng mô phỏng siêu vi tính để nghiên cứu cho thấy các ngôi sao không cần nhất thiết phải lớn hơn ta tưởng – các ngoại vi của chúng có thể tỏa sáng một cách bất thường.
Thường thì, kích thước lớn là nguyên nhân khiến một thiên hà trở nên sáng. Nhưng làm thế nào mà những thiên hà to lớn này lại có thể hình thành nhanh chóng đến như vậy? Người tác giả chính của nghiên cứu, Claude-André Faucher-Giguère, là một nhà vật lý thiên văn đến từ Đại học Northwestern, cho biết: "Qua các mô phỏng của chúng tôi, chúng tôi thấy rằng các thiên hà không gặp bất kì trở ngại nào khi thành hình với độ sáng này vào thời điểm bình minh vũ trụ."
Hiện nay, các lý thuyết được công nhận cho biết, những hạt giống của thiên hà sớm nhất đã đạt đến giai đoạn tuổi trưởng thành giữa 1 đến 2 tỷ năm tuổi trong sự phát triển của vũ trụ - những thiên hà bé nhỏ bắt đầu nuốt chửng nhau để mở rộng và phát triển thành các thiên hà tương tự như thiên hà của chúng ta.
Việc JWST tìm thấy hàng nghìn thiên hà còn non nớt và lạ lẫm, trong đó một vài nơi trông giống như thiên hà của chúng ta, đã gây ra sự ngỡ ngàng cho giới thiên văn học. Đây là một phát hiện đã khiến những kiến thức mà họ tin là căn bản về cách thức vũ trụ hình thành bị đặt dưới nghi vấn nghiêm trọng.
Nhằm điều tra nguyên nhân làm cho các thiên hà sở hữu ánh sáng kỳ bí, các nhà khoa học đã xây dựng một mô hình về quá trình hình thành thiên hà và thực hiện nó trên siêu máy tính - mô phỏng quá trình khí đám xoáy sở khai của vũ trụ biến đổi thành những ngôi sao, từ đó tạo nên các thiên hà.
Các nhà khoa học đã chú ý đến khối lượng, năng lượng, động lượng và thành phần hóa học của vũ trụ hồi nhỏ tuổi, và phát hiện ra rằng, ngôi sao trong thời kỳ ban đầu có thể đã tạo ra các vụ nổ bất ngờ, nhanh chóng sau một thời gian dài yên tĩnh. Quá trình được gọi là "hình thành sao bùng nổ" này đặc biệt khác biệt với tốc độ hình thành sao ổn định trong vũ trụ hiện tại và có thể giải thích cho việc vì sao vũ trụ nguyên thủy lại sáng rực như vậy.
