Konačno znamo šta je donijelo svjetlo u tamni i bezoblični svemir ranog Univerzuma
Prema podacima iz Hubble i James Webb teleskopa, porijeklo slobodno letećih fotona u ranom kosmičkom zoru su male patuljaste galaksije koje su se probudile, raščišćavajući maglu mutnog vodonika koja je ispunjavala međugalaktički prostor. Nova studija o ovom istraživanju objavljena je u februaru.
"Ovo otkriće otkriva ključnu ulogu koju su igrale ultra-slabne galaksije u evoluciji ranog Univerzuma," rekla je astrofizičarka Iryna Chemerynska sa Instituta d'Astrophysique de Paris.
"One proizvode ionizirajuće fotone koji transformiraju neutralni vodonik u ioniziranu plazmu tokom kosmičke reionizacije. Ovo naglašava važnost razumijevanja galaksija niske mase u oblikovanju historije Univerzuma."
Na početku Univerzuma, unutar nekoliko minuta nakon Velikog praska, prostor je bio ispunjen vrućom, gustom maglom ionizirane plazme. Malo svjetla koje je postojalo nije moglo prodrijeti kroz ovu maglu; fotoni bi se jednostavno raspršili od slobodnih elektrona koji su plutali okolo, efektivno čineći Univerzum tamnim, prenosi Science Alert.
Kako se Univerzum hladio, nakon oko 300.000 godina, protoni i elektroni su počeli da se spajaju i formiraju neutralni vodonik (i malo helija) gas. Većina talasnih dužina svjetlosti mogla je prodrijeti kroz ovaj neutralni medij, ali je bilo vrlo malo izvora svjetlosti koji bi je proizvodili. Ali iz ovog vodonika i helija, prve zvijezde su se rodile.
Te prve zvijezde su isporučile zračenje koje je bilo dovoljno snažno da ukloni elektrone od njihovih jezgara i ponovo ioniziraju gas. Do tog trenutka, međutim, Univerzum se toliko proširio da je gas bio difuzan i nije mogao spriječiti svjetlost da sija. Oko milijardu godina nakon Velikog praska, na kraju perioda poznatog kao kosmička zora, Univerzum je bio potpuno reioniziran. Ta-da! Svjetla su bila upaljena.
Ali zbog tolikog mraka u kosmičkoj zori, i zbog toga što je tako tamna i daleko preko vremena i prostora, imali smo problema da vidimo šta se tamo nalazi. Naučnici su mislili da su izvori odgovorni za većinu pročišćavanja morali biti snažni – na primjer, ogromne crne rupe čije akrecije proizvode blještavu svjetlost, i velike galaksije u procesima formiranja zvijezda (bebe zvijezde proizvode mnogo UV svjetla).
JWST je dijelom dizajniran da zaviri u kosmičku zoru i pokuša vidjeti šta se tamo krije. Bio je vrlo uspješan, otkrivajući sve vrste iznenađenja o ovom ključnom vremenu u formiranju našeg Univerzuma. Iznenađujuće, JWST-ova opažanja sada sugeriraju da su patuljaste galaksije ključni igrač u reionizaciji.
Međunarodni tim predvođen astrofizičarom Hakimom Atekem sa Instituta d'Astrophysique de Paris okrenuo se JWST podacima o jatu galaksija nazvanom Abell 2744, podržan podacima iz Hubblea. Abell 2744 je toliko gusto da prostor-vrijeme oko njega savija, formirajući kosmičku leću; bilo koje udaljeno svjetlo koje putuje do nas kroz to prostor-vrijeme postaje povećano. Ovo je omogućilo istraživačima da vide male patuljaste galaksije blizu kosmičke zore.
Zatim su koristili JWST da dobiju detaljne spektre ovih malih galaksija. Njihova analiza je otkrila da su ove patuljaste galaksije ne samo najzastupljeniji tip galaksije u ranom Univerzumu, već su i mnogo svjetlije nego što se očekivalo. U stvari, istraživanje tima pokazuje da patuljaste galaksije nadmašuju velike galaksije u omjeru 100 prema 1, a njihov ukupni izlaz je četiri puta veći od ionizirajućeg zračenja koje se obično pretpostavlja za veće galaksije.
"Ovi kosmički moćnici kolektivno emituju više nego dovoljno energije da obave posao," rekao je Atek. "Uprkos svojoj maloj veličini, ove galaksije niske mase su plodni proizvođači energetske radijacije, i njihova prisutnost tokom ovog perioda je toliko značajna da njihov kolektivni uticaj može transformirati cijelo stanje Univerzuma."
To je najbolji dokaz do sada za silu iza reionizacije, ali još uvijek ima mnogo posla. Istraživači su pogledali jedan mali dio neba; moraju se uvjeriti da njihov uzorak nije samo anomalno jato patuljastih galaksija, već predstavlja cijelu populaciju u kosmičkoj zori.
Planiraju proučavati više kosmičkih leća na nebu kako bi dobili širi uzorak ranih galaktičkih populacija. Ali samo na osnovu ovog jednog uzorka, rezultati su izuzetno uzbudljivi. Naučnici su tragali za odgovorima o reionizaciji otkad znamo za nju. Na pragu smo konačno razjasniti maglu.
"Sada smo ušli na neistražen teritorij s JWST-om," rekao je astrofizičar Themiya Nanayakkara sa Univerziteta za tehnologiju Swinburne u Australiji.
"Ovaj rad otvara još uzbudljivija pitanja koja moramo odgovoriti u našim naporima da kartiramo evolucijsku historiju našeg početka."
Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature.
