Nếu bạn chụp ảnh một đứa trẻ vừa vào mẫu giáo, nhưng trong ảnh lại là một người trưởng thành cao hai mét, phản ứng đầu tiên của bạn sẽ là gì? Nhớ nhầm tuổi, nhận nhầm ảnh, hay cậu bé thật sự lớn quá nhanh? Khi kính viễn vọng Webb hướng về vũ trụ sơ khai, các nhà thiên văn gặp phải một rắc rối có phần tương tự: một số mục tiêu xa xôi sáng đến mức người ta nghi ngờ liệu chúng có xuất hiện quá sớm, lớn quá nhanh hay không.

Thế là những tiêu đề như "mô hình vũ trụ đã sai", "Vụ Nổ Lớn bị lật đổ" nhanh chóng xuất hiện. Một bức ảnh không gian sâu dường như cùng lúc lật tung lý thuyết của mấy thế hệ. Thế nhưng, nếu bạn phóng to những chấm sáng đỏ nhỏ bé đó, câu hỏi then chốt nhất mới chỉ bắt đầu: ánh sáng chúng ta nhìn thấy rốt cuộc do ai phát ra? Sự khác biệt trong câu trả lời này đủ để thay đổi "cân nặng" của cả một thiên hà.

Webb giỏi quan sát ánh sáng hồng ngoại. Sự giãn nở của vũ trụ sẽ kéo dài bước sóng ánh sáng do các thiên thể xa xôi phát ra, ánh sáng vốn có bước sóng ngắn hơn khi đến chỗ chúng ta có thể đã nằm trong dải hồng ngoại. Nó có thể giúp nhân loại quan sát những thiên hà rất sớm, nhìn thấy ánh sáng để lại từ thời kỳ đầu phát triển của các ngôi sao và hố đen. Đó không phải hiện trường của ngày hôm nay, mà là những hình ảnh cũ, sau một hành trình dài đằng đẵng, cuối cùng mới đến được kính viễn vọng.

Rắc rối của vũ trụ sơ khai là thời gian không đủ dùng. Khí phải tụ lại, sao phải hình thành, các hệ nhỏ phải lớn lên, đôi khi còn phải trải qua sáp nhập. Nếu trong những hình ảnh chỉ vài trăm triệu năm sau khi vũ trụ ra đời đã xuất hiện nhiều thiên hà trông rất đồ sộ, các nhà nghiên cứu đương nhiên sẽ truy hỏi: mô hình phát triển hiện có có tính chậm một số quá trình nào đó không? Hoặc phương pháp ước tính khối lượng của chúng có sai lệch không?

Lưu ý rằng bức ảnh không trực tiếp cho thấy khối lượng. Kính viễn vọng thu nhận ánh sáng, các nhà nghiên cứu kết hợp khoảng cách, quang phổ và mô hình sao để ước tính mục tiêu có bao nhiêu ngôi sao. Quá trình này hơi giống việc ban đêm nhìn từ xa một tòa nhà, dựa vào những ô cửa sổ sáng đèn để ước tính có bao nhiêu người ở. Bạn phải biết trung bình mỗi cửa sổ sáng bao nhiêu, cũng phải phán đoán xem có ngọn đèn pha đặc biệt mạnh nào khiến cả tòa nhà trông nhộn nhịp hơn thực tế hay không.

Các ngôi sao trong thiên hà sơ khai chưa chắc có phân bố tuổi giống như các ngôi sao trong những thiên hà gần đây. Những ngôi sao trẻ khối lượng lớn rất sáng, chỉ một số ít ngôi sao như vậy đã đóng góp rất nhiều ánh sáng; bụi lại làm thay đổi độ sáng ở các dải sóng khác nhau. Ngay cả khi ánh sáng thực sự đến từ sao, việc quy đổi ánh sáng thành khối lượng vẫn cần thận trọng. Trông rất sáng có thể là vì có nhiều sao, cũng có thể là vì một số ngôi sao đặc biệt phát sáng mạnh.

"Ngọn đèn pha" đó còn có một ứng viên đáng kinh ngạc hơn: hố đen đang nuốt vật chất. Bản thân hố đen không đưa ánh sáng bên trong ra ngoài, nhưng khí rơi vào xung quanh sẽ nóng lên trong chuyển động phức tạp và giải phóng bức xạ mạnh. Nếu một phần ánh sáng đến từ quá trình này nhưng lại bị tính hết là ánh sáng do sao phát ra, khối lượng sao trong thiên hà có thể bị ước tính quá cao, giống như tính cả đèn sân khấu vào số khán giả.

Một loại mục tiêu nhỏ gọn màu đỏ mà Webb phát hiện được gọi là "chấm đỏ nhỏ". Cái tên này gần như không giải thích gì cho chúng, chỉ ghi lại hình dạng quan sát được. Chúng rất nhỏ, rất đỏ, trong quang phổ của một số còn xuất hiện vạch hydro rộng, gợi ý khí phát sáng có tốc độ chuyển động rất lớn. Hố đen đang bồi tụ là một hướng quan trọng để giải thích một phần các mục tiêu, nhưng bản chất của cả nhóm đối tượng này vẫn còn tranh cãi.

Vì vậy, gọi mọi chấm đỏ trong một bức ảnh là "thiên hà quá khổng lồ" là gán danh tính cho chúng quá sớm. Các nhà nghiên cứu cần tiếp tục đo quang phổ, xem xét đặc điểm ở các bước sóng khác nhau, so sánh hố đen, khí và sao mỗi thứ có thể đóng góp bao nhiêu. Bức ảnh đầu tiên chỉ cung cấp manh mối, những phép đo tiếp theo mới dần dần tách ra những thứ trộn lẫn trong manh mối đó. Điều này cũng giải thích vì sao kết luận trên báo chí lại thay đổi.

Năm 2024, một nghiên cứu về các thiên hà sơ khai của Webb đã nhấn mạnh rằng ánh sáng của một số mục tiêu có thể chịu ảnh hưởng từ đóng góp của hố đen, sau khi loại bỏ nhiễu này, một số khối lượng sao vốn bị phóng đại có thể giảm xuống. Nó không làm mọi vấn đề biến mất, nhưng cho thấy một bước ngoặt rất thực tế: cái gọi là "vũ trụ không có thời gian tạo ra nó", đôi khi có thể là do ngay từ đầu chúng ta đã ước tính nó quá nặng.

Nhưng đừng vội đi đến thái cực ngược lại, nói rằng những phát hiện này hóa ra chỉ là hiểu lầm. Ngay cả khi đã điều chỉnh một phần khối lượng, vì sao thiên hà sơ khai sáng đến vậy, hiệu suất hình thành sao ra sao, vì sao hố đen lớn lên sớm như thế, vẫn cần được nghiên cứu. Giá trị mà Webb mang lại chính là khiến những câu hỏi này có bằng chứng chi tiết hơn. Phương xa vốn mơ hồ, giờ đây cuối cùng đã có thể đặt ra những câu hỏi sắc bén hơn.

Ở đây còn ẩn chứa một sự khác biệt về tầng bậc. Mô hình vũ trụ học mô tả vũ trụ tổng thể giãn nở ra sao, thành phần vật chất ảnh hưởng thế nào đến sự tiến hóa ở quy mô lớn; còn mô hình hình thành thiên hà phải xử lý việc làm lạnh khí, hình thành sao và phản hồi năng lượng. Một số tham số ở tầng sau cần sửa đổi không tự động có nghĩa là tầng trước đã sụp đổ. Ước tính sai nhiệt độ lò nướng trong bếp không thể lập tức chứng minh bản vẽ kiến trúc của cả tòa nhà là giả.

Tất nhiên, mô hình tổng thể cũng không phải là không thể thách thức. Nếu một lượng lớn quan sát độc lập liên tục xuất hiện những mâu thuẫn không thể giải thích, thì cần kiểm tra nghiêm túc các giả định cơ bản. Nhưng để đến bước đó, phải loại trừ sai lệch đo lường, lỗi nhận diện mục tiêu và những bất định thông thường trong mô hình. Một ứng viên hấp dẫn, hay một bài phân tích vừa ra lò, vẫn chưa đủ để thay mọi bằng chứng tuyên bố kết cục cuối cùng.

Khoảng cách của các mục tiêu ở xa cũng cần được xác minh. Màu sắc qua vài bộ lọc có thể giúp chọn ra các thiên hà ứng viên rất xa, nhưng có thể bị nhầm lẫn với những mục tiêu nhiều bụi ở gần hơn. Quang phổ có thể cung cấp thông tin dịch chuyển đỏ đáng tin cậy hơn. Vì vậy, khi bạn thấy "thiên hà ứng viên xa nhất", hãy để ý hai chữ "ứng viên"; sau khi được xác nhận thêm, mới thích hợp hơn để dùng tuổi của nó kiểm nghiệm tốc độ phát triển của vũ trụ.

Những thiên hà sơ khai đã được xác nhận cũng đáng kinh ngạc không kém. Ví dụ, quan sát quang phổ của Webb đối với JADES-GS-z14-0 cho thấy chúng ta nhìn thấy nó ở thời điểm khoảng 290 triệu năm sau Vụ Nổ Lớn. Ví dụ cụ thể này cho nhân loại biết rằng vũ trụ rất sớm đã có thể hình thành những thiên hà sáng. Nó không cần được đóng gói thành "lật đổ toàn bộ lý thuyết ngay trong ngày", cũng đủ để các nhà nghiên cứu suy ngẫm lại khí đã nhanh chóng biến thành sao như thế nào.

Còn có những nghiên cứu đang tìm hiểu liệu hố đen được bao bọc bởi khí dày đặc có thể giải thích biểu hiện của một phần chấm đỏ nhỏ hay không. "Sao hố đen" nghe như khoa học viễn tưởng, ở đây là chỉ một loại cách giải thích bằng mô hình, chứ không phải đã xác định "hộ khẩu" cho từng chấm đỏ. Các mô hình khác nhau phải chịu sự kiểm nghiệm của các quan sát như quang phổ, mô hình nào giải thích được đồng thời nhiều đặc điểm hơn thì mô hình đó thuyết phục hơn.

Với độc giả bình thường, việc điều chỉnh từng bước như vậy thường không sảng khoái bằng "lý thuyết sai hoàn toàn". Nhưng sự khám phá thật sự diễn ra chính ở đây: trong cùng một chùm sáng rốt cuộc chứa bao nhiêu sao, bao nhiêu khí nóng, mục tiêu rốt cuộc xa bao nhiêu? Mỗi khi trả lời đúng một câu hỏi, lịch sử vũ trụ lại bớt mơ hồ một chút. Những con số bị sửa đổi là cái giá để tiến gần hơn đến sự thật, không phải là hiện trường mất mặt mà khoa học không chịu thừa nhận.

Bạn còn có thể làm một phép kiểm tra đọc nhỏ. Báo chí nói "quá đồ sộ", rốt cuộc là kích thước lớn hay khối lượng sao suy ra cao? Nói "xuất hiện quá sớm", khoảng cách đã được quang phổ xác nhận chưa? Nói "mô hình không giải thích được", là mô hình nào, bộ giả định nào? Chỉ cần hỏi mấy câu này, nhiều tiêu đề trông có vẻ hùng hổ sẽ trở về đúng dáng vẻ vốn có của một nghiên cứu cụ thể.

Hiện tại, những quan sát của Webb về thiên hà sơ khai đang thúc đẩy nghiên cứu về sự hình thành thiên hà và hố đen, không thể dựa vào đó mà khẳng định Vụ Nổ Lớn đã bị lật đổ. Trong tương lai cũng có thể xuất hiện bằng chứng mới buộc chúng ta phải sửa lý thuyết thêm, không ai có thể đóng cửa trước. Nhưng sửa bao nhiêu, sửa tầng nào, nên do những quan sát có thể lặp lại quyết định, chứ không thể do dấu chấm than đi kèm một bức ảnh quyết định.

Bức ảnh không gian sâu đó vẫn đáng để ngắm thêm một lúc. Những chấm sáng nhỏ trong ảnh, có cái đưa chúng ta về thời kỳ vũ trụ vừa bắt đầu hình thành thiên hà. Lần đầu tiên nhân loại nhìn rõ chúng, liền phát hiện quá trình phát triển từng hình dung trước đây có thể vẫn chưa đầy đủ. Điều khiến người ta muốn tiếp tục theo đuổi nhất, thực ra là câu chuyện chưa kết thúc này: trong một vũ trụ trẻ như vậy, rốt cuộc ai là người bật đèn trước tiên?

Cập nhật: 2026-10-13 20:01