Най-накрая знаем какво е запалило светлините в зората на времето

Н ай-сетне знаем какво е донесло светлина в тъмната и безформена пустота на ранната Вселена.

Според данните от космическите телескопи "Хъбъл" и "Джеймс Уеб" произходът на свободно летящите фотони в ранната космическа зора са малки галактики джуджета, които са се разпалили и са разсеяли мъглата от мръсен водород, изпълнила междугалактическото пространство. През февруари беше публикувана нова статия за изследването.

"Това откритие разкрива решаващата роля на свръхслабите галактики в ранната еволюция на Вселената", казва астрофизикът Ирина Чемеринска от Института по астрофизика в Париж.

"Те произвеждат йонизиращи фотони, които превръщат неутралния водород в йонизирана плазма по време на космическата рейонизация. Това подчертава значението на разбирането на галактиките с ниска маса за формирането на историята на Вселената", споделя още астрофизикът.

В началото на Вселената, в рамките на няколко минути след Големия взрив, пространството е било изпълнено с гореща, гъста мъгла от йонизирана плазма. Малкото светлина, която е имало, не би могла да проникне през тази мъгла; фотоните просто биха се разпръснали от свободните електрони, плуващи наоколо, което на практика прави Вселената тъмна.

С охлаждането на Вселената, след около 300 000 години, протоните и електроните започват да се съединяват, за да образуват неутрален водороден (и малко хелиев) газ. Повечето дължини на вълните на светлината можели да проникнат през тази неутрална среда, но имало много малко източници на светлина, които да я произвеждат. Но от този водород и хелий се раждат първите звезди.

Тези първи звезди са излъчвали радиация, която е била достатъчно силна, за да откъсне електроните от ядрата им и да реионизира газа. До този момент обаче Вселената се е разширила дотолкова, че газът е бил дифузен и не е могъл да попречи на светлината да се разпръсне. Около 1 милиард години след Големия взрив, в края на периода, известен като космическа зора, Вселената е била напълно рейонизирана. Та-да! Светлините бяха запалени.

Но тъй като в космическата зора има толкова много мрак и тя е толкова слаба и далечна във времето и пространството, ние трудно виждаме какво има там. Учените смятаха, че източниците, отговорни за по-голямата част от просветлението, трябва да са мощни - например огромни черни дупки, чиято акреция произвежда пламтяща светлина, и големи галактики в процес на звездообразуване (малките звезди произвеждат много ултравиолетова светлина).

JWST е проектиран отчасти да надникне в космическата зора и да се опита да види какво се крие в нея. Той се оказа много успешен, разкривайки всякакви изненади за този решаващ момент от формирането на нашата Вселена. Изненадващо, наблюденията на телескопа сега сочат, че галактиките джуджета са ключовият играч в рейонизацията.

Международен екип, ръководен от астрофизика Хаким Атек от Института по астрофизика в Париж, използва данни от JWST за галактичен куп, наречен Abell 2744, подкрепени от данни от Hubble. Abell 2744 е толкова плътен, че пространство-времето около него се изкривява, образувайки космическа леща; всяка далечна светлина, пътуваща към нас през това пространство-време, се увеличава. Това позволява на изследователите да видят малки галактики джуджета в близост до космическата зора.

След това те използват JWST, за да получат подробни спектри на тези малки галактики. Анализът им разкри, че тези галактики джуджета не само са най-разпространеният тип галактики в ранната Вселена, но и са много по-ярки от очакваното. Всъщност изследванията на екипа показват, че галактиките джуджета превъзхождат по брой големите галактики в съотношение 100 към 1, а колективната им мощност е четири пъти по-голяма от йонизиращото лъчение, което обикновено се приема за по-големи галактики.

"Тези космически електроцентрали колективно излъчват повече от достатъчно енергия, за да си свършат работата. Въпреки миниатюрните си размери тези галактики с ниска маса са плодотворни производители на енергийна радиация и тяхното изобилие през този период е толкова значително, че колективното им влияние може да промени цялото състояние на Вселената", казва Атек.

Това е най-доброто доказателство за силата, която стои зад рейонизацията, но има още много работа. Изследователите са разгледали един малък участък от небето; те трябва да се уверят, че тяхната извадка не е просто аномален клъстер от галактики джуджета, а е представителна извадка от цялото население в космическата зора.

Те възнамеряват да изследват повече области от небето, за да получат по-широка извадка от ранните галактични популации. Но само за тази една извадка резултатите са невероятно вълнуващи. Учените търсят отговори за рейонизацията, откакто знаем за нея. Сега сме на прага на това най-накрая да разсеем мъглата.

Не пропускайте най-важните новини - последвайте ни в Google News Showcase