Konačno znamo šta je donelo svetlost mračnoj i bezobličnoj praznini ranog Univerzuma.
Prema podacima sa svemirskih teleskopa Habl i Džejms Veb, poreklo fotona koji slobodno lete u ranu kosmičku zoru bile su male patuljaste galaksije koje su oživele, čisteći maglu od mutnog vodonika koji je ispunjavao međugalaktički prostor. Novi rad o istraživanju objavljen je u februaru.
„Ovo otkriće otkriva ključnu ulogu koju su ultra-blede galaksije igrale u evoluciji ranog univerzuma“, rekla je astrofizičarka Irina Čemerinska sa Instituta za astrofiziku u Parizu.
„Oni proizvode jonizujuće fotone koji transformišu neutralni vodonik u jonizovanu plazmu tokom kosmičke rejonizacije. To naglašava važnost razumevanja galaksija male mase u oblikovanju istorije Univerzuma.“
Na početku Univerzuma, nekoliko minuta od Velikog praska, prostor je bio ispunjen vrelom, gustom maglom jonizovane plazme. Ono malo svetla koje je bilo ne bi prodrlo u ovu maglu; fotoni bi se jednostavno raspršili sa slobodnih elektrona koji lebde okolo, efektivno čineći Univerzum tamnim.
Kako se Univerzum hladio, posle oko 300.000 godina, protoni i elektroni su počeli da se spajaju da bi formirali neutralni gas vodonika (i malo helijuma).
Većina talasnih dužina svetlosti mogla je da prodre u ovaj neutralni medijum, ali je bilo vrlo malo izvora svetlosti da ga proizvedu. Ali iz ovog vodonika i helijuma su rođene prve zvezde.
Te prve zvezde su isporučivale zračenje koje je bilo dovoljno snažno da odlepi elektrone od njihovih jezgara i rejonizuje gas. Do ovog trenutka, međutim, Univerzum se toliko proširio da je gas bio difuzan i nije mogao da spreči izbijanje svetlosti.
Otprilike milijardu godina nakon Velikog praska, kraja perioda poznatog kao kosmička zora, Univerzum je u potpunosti rejonizovan. Ta-da! Svetla su bila upaljena.
Ali zato što ima toliko mraka u kosmičkoj zori, i zato što je tako tamno i daleko u vremenu i prostoru, imali smo problema da vidimo šta je tamo.
Naučnici su mislili da su izvori odgovorni za većinu čišćenja morali biti moćni – ogromne crne rupe čije nakupljanje proizvodi blistavu svetlost, na primer, i velike galaksije u jeku formiranja zvezda (zvezde bebe proizvode mnogo UV svetlosti).
JVST je delimično dizajniran da zaviri u kosmičku zoru i pokuša da vidi šta se u njoj krije. Bio je veoma uspešan, otkrivajući razne vrste iznenađenja o ovom ključnom trenutku u formiranju našeg Univerzuma. Iznenađujuće, zapažanja teleskopa sada sugerišu da su patuljaste galaksije ključni igrač u rejonizaciji.
Međunarodni tim na čelu sa astrofizičarem Hakimom Atekom sa Instituta za astrofiziku u Parizu obratio se JVST podacima o jatu galaksija pod nazivom Abel 2744, podržanim podacima sa Habla.
Abel 2744 je toliko gust da se prostor-vreme savija oko njega, formirajući kosmičko sočivo; svaka udaljena svetlost koja putuje do nas kroz taj prostor-vreme postaje uvećana. Ovo je omogućilo istraživačima da vide male patuljaste galaksije blizu kosmičke zore.
Zatim su koristili JVST da bi dobili detaljne spektre ovih sićušnih galaksija. Njihova analiza je otkrila da, ne samo da su ove patuljaste galaksije najrasprostranjeniji tip galaksija u ranom Univerzumu, već su i daleko svetlije nego što se očekivalo.
U stvari, istraživanje tima pokazuje da patuljaste galaksije brojčano nadmašuju velike galaksije za 100 prema 1, a njihov zajednički izlaz je četiri puta veći od jonizujućeg zračenja koje se obično pretpostavlja za veće galaksije.
„Ove kosmičke elektrane zajedno emituju više nego dovoljno energije da se posao obavi“, rekao je Atek.
„Uprkos svojoj maloj veličini, ove galaksije male mase su plodni proizvođači energetskog zračenja, a njihovo obilje tokom ovog perioda je toliko značajno da njihov kolektivni uticaj može da transformiše celokupno stanje Univerzuma.
To je do sada najbolji dokaz za silu koja stoji iza rejonizacije, ali ima još posla. Istraživači su pogledali jedan mali deo neba; oni moraju da se uvere da njihov uzorak nije samo anomalno jato patuljastih galaksija, već da je reprezentativan uzorak celokupne populacije u kosmičkoj zori.
Oni nameravaju da prouče više regiona kosmičkog sočiva na nebu kako bi dobili širi uzorak ranih galaktičkih populacija. Ali samo na ovom uzorku, rezultati su neverovatno uzbudljivi. Naučnici traže odgovore o rejonizaciji otkad znamo za to. Na ivici smo da konačno oduvamo maglu.
„Sada smo ušli na neistraženu teritoriju sa JVST-om“, rekla je astrofizičarka Temija Nanajakkara sa Tehnološkog univerziteta Svinburn u Australiji.
„Ovaj rad otvara uzbudljivija pitanja na koja moramo da odgovorimo u našim naporima da zacrtamo evolucionu istoriju naših početaka.
Istraživanje je objavljeno u časopisu Priroda.
