Így lehet elkerülni a fény a legkorábbi galaxisokból, átlátszóvá téve az univerzumot



Az idő közel elején az univerzum sötétben volt beborítva. Ezután a korai galaxisok fényes, meleg csillagokat állítottak elő, amelyek kis csatornákon keresztül ragyogó fényt adtak a galaktikus helyek közötti térbe, átlátszóvá téve az univerzumot.

Ez a következtetés a Sunburst Arc néven ismert távoli galaxis gyönyörű, új "tükörképéből". Amikor a világegyetem még csak csecsemő volt, forró, de gyorsan lehűlő részecskékből állt. Amint az univerzum eléggé lehűlt, a protonok és az elektronok semleges hidrogént képeztek, amely a világegyetemet sötétségben lefedi, így az elektromágneses spektrumban nem látható. Az MIT Haystack Obszervatóriuma. Ebben az időszakban, amelyet sötét kornak hívnak, a kibocsátott sugárzást elnyelte a hidrogéngáz.

Aztán körülbelül egymilliárd évvel a Nagy durranás, a "Reionizáció korszakában" egy hatalmas energiakibocsátás ionizálta a gázt, elektronokat kopogtatva a hidrogénatomoktól és plazmát hozva létre. Ez az ionizáció az energetikai ultraibolya fénynek köszönhetően történt, amely "valószínűleg nagyon fiatal, nagyon fényes, nagyon forró és nagyon rövid életű csillagokból származott az első galaxisokban" – mondta Thøger vezető szerző, Emil Rivera-Thorsen, az egyetemi posztdoktori hallgató. Oslo Norvégiában. De nem világos, hogy pontosan hogyan történt ez az ionizációs esemény.

Összefüggő: 26 kozmikus fotó a Hubble űrteleszkóp ultra mély mezőjéből

Hogy kitaláljuk, a kutatók a „Sunburst Arc” nevű galaxishoz fordultak, amely körülbelül 11 milliárd fényév távolságban helyezkedik el (bár nehéz pontosan megtudni, milyen messze van egy bővülő univerzumban.) A Sunburst Arc nem igazán Rivera-Thorsen szerint elég idősek ahhoz, hogy az egyik olyan korai galaxis legyen, amely újrarajzolta az univerzumot, de elég idősek ahhoz, hogy megtanítsák a kutatóknak valamit a folyamatról.

Egy korábbi tanulmányban Rivera-Thorsen és csapata a Sunburst ívből származó fényjelzéseket vizsgálta. Néhány tipp azt sugallta, hogy az ionizáló fény néhány keskeny csatornán vagy a galaxist átfedő, egyébként átlátszatlan burkolatban lévő lyukakon keresztül távozott ezekből a korai galaxisokból. "De nem mondhatjuk, hogy ezt megtaláltuk, amíg közvetlenül nem figyeltük meg" – mondta Rivera-Thorsen a Live Science-nek.

Tehát a kutatók azt javasolták, hogy ezeket a lyukakat a Hubble űrteleszkóp segítségével detektálják, és "lássuk, ez működött" – mondta Rivera-Thorsen. A Sunburst ív úgy van elhelyezve, hogy megkönnyítse a Hubble látását. Egy közbenső galaxiscsoport úgy működik, mint egy kozmikus mikroszkóp, és meghajlik és nagyítja a fényt a Sunburst Arcból – amelyet egyébként túl halvány lenne látni -, így a Hubble képeket képes felvenni egy sorozatban. Ezt a "gravitációs lencsének" nevezett hatást Einstein általános relativitáselméletének elmélete jósolta, és ebben az esetben különösen erős, a galaxis 12 másolatához vezet.

Ezeknek a képeknek egy része a nemionizált, látható fény spektrumában, mások az ionizáló fény spektrumában készültek. Az ionizáló fény számára "alapvetően minden, amit látsz, egy kis pont, és egyébként nincs semmi" – mondta. "Azt hiszem, ez egy nagyon szép megerősítés hipotézisünknek – hogy ez olyan, mint egy lyuk egy egyébként teljesen nem átlátszó, gázzal borított galaxisban."

Számos tényezőnek ki kellett állnia ahhoz, hogy a kutatók látják ezt a hatást, és így "hihetetlenül szerencsések vagyunk, hogy ezt a dolgot megtaláltuk" – mondta Rivera-Thorsen. Például a Hubble képeket a galaxis összes "lédús bitjével" elfogták, ideértve azokat a helyeket is, ahol az ionizáló fény kiszivárgott. Nem világos, hogy ezek a keskeny csatornák miért és hogyan alakultak ki.

Sőt, a modernabb galaxisokban "nem igazán látjuk ennek az ionizáló sugárzásnak a menekülését, kissé látunk itt-ott" – tette hozzá. "Tehát ezeknek a galaxisoknak a fizikai tulajdonságaival kapcsolatban valami drámai módon megváltozhatott a nagy robbanás utáni 1 milliárd év körül, amikor az univerzum újjáélesztésre került (és most)." A jövőbeni munkában Rivera-Thorsen és csapata kitalálni akarja hogyan változtak a galaxisok a Big Bang ideje óta.

"Az ionizáló sugárzás elkerülésének bizonyítéka kényszerítő" – mondta Jurij Izotov, az ukrán Fő Csillagászati ​​Megfigyelő Intézet csillagásza, aki nem vett részt a vizsgálatban. Megállapításaik fontosak ahhoz, hogy megértsük, hogyan szivárog át a csillagképző galaxisokból a fény, és hogy értelmezzük, hogy a fény szivárog a galaxis lyukain "ésszerűnek tűnik" – mondta Izotov a Live Science-nek.

Brian Keating, a kaliforniai egyetemi tanár fizikai professzora, aki nem vett részt a munkában, egyetért ezzel. "A világegyetem első ionizáló fotonjait generáló forrásokat már régóta rejtély borítja" – mondta Keating a Live Science-nek. "Munkájuk új betekintést ígér a megcáfolhatatlan tárgyakba, amelyekről azt gondolják, hogy a reionizáció korszakának elsődleges mozgatórugói."

Az eredményeket november 7-én tették közzé a folyóiratban Tudomány.

Eredetileg közzétéve: Élő tudomány.