Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một nhóm thiên hà “ngủ đông” mà đã ngừng hình thành sao trong giai đoạn đầu của vũ trụ, chỉ trong vòng một tỷ năm đầu tiên sau Vụ nổ Big Bang. Khám phá này, thu được nhờ dữ liệu từ Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST), đã mang lại cái nhìn sâu sắc về một giai đoạn quan trọng trong lịch sử hình thành và tiến hóa của các thiên hà.
Có nhiều nguyên nhân dẫn đến việc các thiên hà ngừng hình thành sao mới. Một trong số đó là sự hiện diện của các lỗ đen siêu lớn tại trung tâm của chúng, phát ra bức xạ mạnh và làm giảm khí lạnh – thành phần cần thiết cho quá trình hình thành sao. Ngoài ra, các thiên hà lân cận lớn hơn cũng có thể ảnh hưởng đến quá trình hình thành sao của một thiên hà bằng cách làm giảm hoặc làm nóng khí lạnh. Hậu quả là những thiên hà này có thể ở trong trạng thái “ngủ đông” trong thời gian dài hoặc thậm chí bị “triệt tiêu”. Một nguyên nhân khác là phản hồi sao, xảy ra khi khí trong thiên hà bị làm nóng và đẩy ra ngoài do các quá trình sao như siêu tân tinh hoặc gió sao mạnh.
Thông thường, trạng thái “ngủ đông” này chỉ kéo dài trong khoảng 25 triệu năm. Trong thời gian này, khí đã bị đẩy ra sẽ dần tích tụ lại và khí ấm sẽ làm mát xuống, tạo điều kiện cho quá trình hình thành sao mới bắt đầu trở lại. Mặc dù trạng thái này thường được quan sát thấy ở các thiên hà gần đó, nhưng các nhà thiên văn học chỉ mới tìm thấy một số ít thiên hà “ngủ đông” trong giai đoạn đầu của vũ trụ.
Sử dụng dữ liệu quang phổ chính xác từ JWST, một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đã phát hiện ra 14 thiên hà “ngủ đông” có khối lượng đa dạng trong vũ trụ đầu tiên. Phát hiện này cho thấy các thiên hà “ngủ đông” không chỉ giới hạn ở các thiên hà có khối lượng thấp hoặc rất cao. Các nhà nghiên cứu đã bất ngờ khi phát hiện ra các thiên hà “ngủ đông” trong vũ trụ đầu tiên, bởi lẽ các thiên hà trẻ nên đang trong quá trình hình thành sao tích cực.
Khám phá này là kết quả của việc sử dụng công cụ NIRSpec của JWST, cho phép quan sát ánh sáng từ những thiên hà đã bị dịch chuyển về phía bước sóng hồng ngoại gần và cung cấp chi tiết quang phổ về chúng. Bằng cách kiểm tra ánh sáng của khoảng 1.600 thiên hà, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy dấu hiệu của sao mới không hình thành và tập trung vào các dấu hiệu rõ ràng của sao trung niên hoặc già trong ánh sáng của các thiên hà.
Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra 14 thiên hà, có khối lượng từ khoảng 40 triệu đến 30 tỷ khối lượng mặt trời, đã ngừng hình thành sao. Các thiên hà này đã được tìm thấy để tuân theo hình thành sao theo kiểu ngừng-đi, thay vì liên tục hình thành sao, và chúng đã yên tĩnh trong ít nhất 10 đến 25 triệu năm. Giai đoạn “ngủ đông” này cho thấy các thiên hà này có thể sẽ tiếp tục hình thành sao trong tương lai, nhưng vẫn còn sự không chắc chắn.
Các nhà thiên văn học hy vọng rằng các quan sát trong tương lai sẽ giúp làm sáng tỏ về các nhà máy sao đang ngủ này. Một chương trình JWST sắp tới có tên là “Sleeping Beauties” sẽ dành riêng cho việc khám phá các thiên hà “ngủ đông” trong vũ trụ đầu tiên, giúp ước tính thời gian một thiên hà ở trạng thái yên tĩnh và hiểu rõ hơn về quá trình hình thành sao liên tục.