La aproape începutul timpului, universul era învăluit în întuneric. Apoi, galaxiile timpurii au produs stele strălucitoare, care scurgeau spațiu intergalactic luminos strălucitor prin canale mici, transformând universul transparent.
Aceasta este concluzia din superbe noi imagini „oglindă”, luate dintr-o galaxie îndepărtată, cunoscută sub numele de Arcul Sunburst. Când universul era doar un bebeluș, era format din particule fierbinți, dar care se răceau rapid. Odată ce universul s-a răcit suficient de mult, protonii și electronii s-au combinat pentru a forma hidrogen neutru, care a acoperit universul în întuneric, făcându-l neobservabil în spectrul electromagnetic, potrivit Observatorului Haystack al MIT. În această perioadă, cunoscută sub numele de vârstele întunecate, orice radiație emisă a fost absorbită de gazul de hidrogen.
Apoi, la un miliard de ani după Big Bang, în timpul „Epoch of Reionization”, o zarvă masivă de energie a ionizat gazul, eliminând electronii de la atomii de hidrogen și creând plasmă. Această ionizare s-a întâmplat datorită luminii ultraviolete energetice, care „cel mai probabil provin din stele foarte tinere, foarte luminoase, foarte fierbinți și, de asemenea, de scurtă durată în primele galaxii”, a declarat autorul principal Thøger Emil Rivera-Thorsen, un coleg postdoctoral la Universitate. din Oslo din Norvegia. Dar nu este clar cât de exact s-a întâmplat acest eveniment de ionizare.
Pentru a-și da seama, cercetătorii s-au îndreptat către o galaxie numită „Arcul Sunburst” care se află la aproximativ 11 miliarde de ani-lumină distanță (deși este dificil de știut exact cât de departe este într-un univers în expansiune). destul de vechi pentru a fi una dintre primele galaxii care a reionizat universul, dar este suficient de veche pentru a putea învăța cercetătorii ceva despre proces, a spus Rivera-Thorsen.
Într-un studiu anterior, Rivera-Thorsen și echipa sa s-au uitat la semnale luminoase care provin din Arcul Sunburst. Câteva indicii au sugerat că lumina ionizantă a scăpat din aceste galaxii timpurii prin câteva canale înguste sau găuri dintr-un giulgi altfel opac care acoperă galaxia. "Dar nu putem spune că am găsit acest lucru până când nu l-am observat în mod direct", a spus Rivera-Thorsen la Live Science.
Deci, cercetătorii au propus să detecteze aceste găuri folosind Telescopul spațial Hubble și „iată și iată că a funcționat”, a spus Rivera-Thorsen. Arcul Sunburst este poziționat într-un mod care ușor să vadă Hubble. Un grup de galaxii care intervine acționează ca un microscop cosmic și se îndoaie și mărește lumina din Arcul Sunburst - ceea ce altfel ar fi prea slab pentru a vedea - astfel încât Hubble să-l poată ridica într-o serie de imagini. Acest efect, numit „lentila gravitațională”, a fost prezis de teoria lui Einstein a relativității generale și este deosebit de puternic în acest caz, ducând la 12 imagini duplicate ale galaxiei.
Unele dintre aceste imagini au fost realizate în spectrul luminii neionizante, iar altele au fost luate în spectrul luminos ionizant. În ceea ce privește lumina ionizantă, „practic tot ce poți vedea este un punct mic și altfel nu este nimic”, a spus el. „Cred că asta a fost o confirmare foarte frumoasă a ipotezei noastre - că aceasta este ca o gaură dintr-o galaxie acoperită cu gaze, altfel, complet netransparentă”.
Câțiva factori au trebuit să se alinieze cercetătorilor pentru a vedea acest efect, și astfel, „am fost incredibil de norocoși să găsim acest lucru”, a spus Rivera-Thorsen. De exemplu, imaginile Hubble s-au întâmplat să surprindă toate „bucățile suculente” ale galaxiei, inclusiv locurile în care lumina ionizantă a scăpat. Nu este clar de ce sau cum s-au format aceste canale înguste în primul rând.
Mai mult, în galaxiile mai moderne, „nu prea vedem scăpând mare parte din această radiație ionizantă, vedem un pic aici și acolo”, a adăugat el. "Deci, ceva despre proprietățile fizice ale acestor galaxii trebuie să se fi schimbat destul de dramatic între perioada de aproximativ 1 miliard de ani de la Big Bang, când universul a fost reionizat." În lucrările viitoare, Rivera-Thorsen și echipa sa vor să își dea seama cum s-au schimbat galaxiile de pe vremea Big Bang-ului.
„Dovada scăpării radiațiilor ionizante este convingătoare”, a declarat Yuri Izotov, astronom cu principalul Observator Astronomic din Ucraina, care nu a făcut parte din studiu. Descoperirile lor sunt importante pentru înțelegerea modului în care scurgerile de lumină provin din galaxiile formatoare de stele și interpretarea lor că lumina se scurge prin găurile din galaxie "arată rezonabil", a spus Izotov pentru Live Science.
Brian Keating, profesor de fizică la Universitatea California din San Diego, care nu a fost implicat în lucrare, este de acord. "Sursele care au generat primii fotoni ionizanti ai universului au fost mult timp învăluite în mister", a spus Keating la Live Science. „Munca lor dă rezultate noi promițătoare asupra obiectelor inscriptibile considerate a fi principalii factori ai Epocii Reionizării”.
Descoperirile au fost publicate pe 7 noiembrie în revista Science.
