Naučnici su možda napokon otkrili šta je upalilo prva svjetla u svemiru. Prema podacima svemirskih teleskopa Hubble Space Telescope i James Webb Space Telescope, izvori zračenja koji su rastjerali kosmičku maglu u ranom svemiru bile su male, ali izuzetno aktivne patuljaste galaksije.
Ključna uloga najmanjih galaksija
Istraživanje, čiji su rezultati objavljeni u časopisu Nature, otkriva da su upravo te galaksije proizvele dovoljno fotona da ioniziraju neutralni vodik koji je ispunjavao međugalaktički prostor. „Ovo otkriće razotkriva ključnu ulogu koju su izuzetno tamne galaksije imale u evoluciji ranog svemira“, izjavila je Iryna Chemerynska s Instituta za astrofiziku u Parizu.
„One proizvode ionizirajuće fotone koji su neutralni vodik pretvorili u ioniziranu plazmu tokom kosmičke reionizacije. To naglašava koliko je važno razumjeti galaksije male mase kako bismo shvatili kako se oblikovala historija svemira“, dodala je.
Od kosmičke tame do prvog svjetla
Ubrzo nakon Veliki prasak, svemir je bio ispunjen vrućom i gustom maglom ionizirane plazme. Svjetlost kroz nju nije mogla prolaziti jer su se fotoni raspršivali na slobodnim elektronima, zbog čega je svemir bio taman.
Nakon otprilike 300.000 godina, svemir se ohladio dovoljno da su se protoni i elektroni počeli spajati u neutralne atome vodika i helija. Kroz taj neutralni plin svjetlost je mogla putovati, ali nije bilo mnogo izvora koji bi je stvarali.
Iz tog plina nastale su prve zvijezde, čije je snažno zračenje ponovo ioniziralo plin, odvajajući elektrone od jezgri. U tom trenutku svemir se već dovoljno proširio pa razrijeđeni plin više nije mogao zaustaviti širenje svjetlosti. Taj proces, poznat kao kosmička reionizacija, završen je otprilike milijardu godina nakon Velikog praska, čime su se „upalila svjetla“ u svemiru.
Teleskop Webb zavirio u kosmičku zoru
Budući da je to razdoblje toliko udaljeno u vremenu i prostoru, astronomi su do sada teško mogli vidjeti šta se tačno dešavalo. Pretpostavljalo se da su za reionizaciju odgovorni moćni izvori, poput ogromnih crnih rupa ili velikih galaksija bogatih zvijezdama.
Međutim, James Webb Space Telescope, koji je dijelom dizajniran upravo za istraživanje kosmičke zore, donio je iznenađujuća otkrića.
Njegova posmatranja sada sugeriraju da su ključnu ulogu imale patuljaste galaksije. Međunarodni tim, predvođen Hakim Atek s Instituta za astrofiziku u Parizu, analizirao je podatke JWST-a i Hubblea o galaktičkom skupu Abell 2744.
Kosmička leća otkrila tajnu
Skup Abell 2744 toliko je masivan da zakrivljuje prostor-vrijeme oko sebe, djelujući kao ogromna kosmička leća. To svojstvo pojačava svjetlost udaljenih objekata iza njega, što je omogućilo istraživačima da vide sićušne patuljaste galaksije iz perioda kosmičke zore.
Analiza je pokazala da su ove galaksije ne samo najbrojnije, već i znatno sjajnije nego što se ranije mislilo.
Istraživanje je otkrilo da patuljastih galaksija ima i do sto puta više od velikih, te da zajedno proizvode četiri puta više ionizirajućeg zračenja nego što se ranije pripisivalo većim galaksijama. „Ove kosmičke ‘elektrane’ zajedno emitiraju i više nego dovoljno energije da obave posao“, rekao je Atek.
„Uprkos svojoj maloj veličini, ove galaksije male mase izuzetno su snažni proizvođači energetskog zračenja. Toliko su brojne da njihov zajednički utjecaj može promijeniti stanje cijelog svemira.“
Potvrda otkrića
Ovo je do sada najjači dokaz o pokretačkoj sili reionizacije, ali naučnike čeka još istraživanja. Kako su posmatrali samo mali dio neba, potrebno je provjeriti da li su rezultati reprezentativni za cijeli svemir iz tog perioda.
U tu svrhu planiraju proučavati i druge regije koje djeluju kao kosmičke leće. Ipak, rezultati su izuzetno uzbudljivi.
„S teleskopom Webb sada smo ušli u neistraženo područje“, rekao je Themiya Nanayakkara sa Univerziteta Swinburne u Australiji. „Ovaj rad otvara nova, uzbudljiva pitanja u potrazi za razumijevanjem evolucijske historije svemira.“