Mới đây, một thiên hà được mô tả trong nghiên cứu của TS Sijia Cai, ĐH Thanh Hoa và cộng sự, phát hiện ra một thiên hà hình thành cách đây khoảng 11 tỷ năm.
Đặc biệt, thiên hà này dường như không có kim loại (Metal Free), theo định nghĩa trong vũ trụ học, kim loại là tất cả các nguyên tố ngoài hydro và heli.
Pop III được xem là thế hệ sao đầu tiên hình thành trong giai đoạn đầu của lịch sử Vũ trụ.
Hình minh họa một vùng sao Pop III, chỉ 100 triệu năm sau Vụ nổ Lớn (Ảnh: NOIRLab).
Vì các nguyên tố nặng chỉ hình thành bên trong sao hoặc trong các vụ siêu tân tinh, nên các ngôi sao thế hệ đầu tiên theo lý thuyết không thể có kim loại.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà vũ trụ học đã tìm kiếm các ngôi sao Pop III nhưng cho đến nay vẫn chưa tìm thấy bất kỳ ví dụ nào.
Thông thường, họ tập trung vào thời kỳ tái ion hóa (Epoch of Reionization), xảy ra khoảng 1 tỷ năm sau Big Bang, khi Vũ trụ còn rất trẻ và các ngôi sao đầu tiên bắt đầu hình thành.
Điều bất ngờ là nhóm nghiên cứu phát hiện một thiên hà xuất hiện cách thời kỳ tái ion hóa khoảng 2 tỷ năm.
Lúc này, nhiều ngôi sao đã sống và chết, tạo ra kim loại lan tỏa vào các đám mây khí bụi lân cận hoặc các ngôi sao khác. Do đó, mọi vật thể xung quanh đều "lây nhiễm” kim loại.
Tuy nhiên, dữ liệu từ Kính thiên văn không gian James Webb (JWST), Kính thiên văn Rất Lớn (VLT) và Kính thiên văn Subaru, các nhà khoa học xác định được một thiên hà đặc biệt, có tên là MPG-CR3 (CR3).
Phổ ánh sáng của CR3 hiển thị các đường hydro và heli rõ ràng, gần như không có dấu hiệu kim loại như oxy.
Ngôi sao trong thiên hà này có độ kim loại tối đa chỉ khoảng 0,7% so với Mặt Trời.
Mặc dù ánh sáng từ CR3 mất khoảng 11 tỷ năm mới đến được Trái Đất, nhưng vào thời điểm phát ra ánh sáng đó, thiên hà này chỉ mới khoảng 2 triệu năm tuổi.
Thiên hà này cũng gần như "không bụi" và có các ngôi sao nhỏ hơn so với phần lớn thiên hà cùng thời kỳ, vốn thường có các sao siêu khổng lồ.
Một chi tiết quan trọng vẫn còn thiếu trong dữ liệu của CR3 là đường phát xạ Helium II (He II), vốn là dấu hiệu chủ chốt để nhận biết sao Pop III.
Các nhà nghiên cứu lý giải, đường phát xạ OH mạnh từ nguồn khác làm che lấp tín hiệu He II, hoặc đường He II tự nhiên đã suy yếu rõ rệt chỉ vài triệu năm sau khi các ngôi sao hình thành.
Cần thêm dữ liệu bổ sung để xác nhận CR3 có phải là thiên hà Pop III đầu tiên được phát hiện hay không.
Nếu được xác nhận, đây sẽ là một bước tiến quan trọng, bởi việc có một thiên hà chứa các ngôi sao đầu tiên gần hơn dự kiến sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu.
