În sfârșit, știm ce a adus lumina în vidul întunecat și lipsit de formă al Universului timpuriu. Conform datelor furnizate de telescoapele spațiale Hubble și James Webb, fotonii care zburau liber în zorii cosmosului timpuriu își au originea în mici galaxii pitice care au prins viață, eliminând ceața de hidrogen tulbure care umplea spațiul intergalactic. O nouă lucrare despre această cercetare a fost publicată în februarie, informează sciencealert.com.
“Această descoperire dezvăluie rolul crucial jucat de galaxiile ultra-faint în evoluția Universului timpuriu”, a declarat astrofizicianul Iryna Chemerynska de la Institut d’Astrophysique de Paris. “Ele produc fotoni ionizanți care transformă hidrogenul neutru în plasmă ionizată în timpul reionizării cosmice. Aceasta evidențiază importanța înțelegerii galaxiilor cu masă mică în modelarea istoriei Universului.” La începutul Universului, la câteva minute după Big Bang, spațiul era plin de o ceață fierbinte și densă de plasmă ionizată. Puțina lumină existentă nu ar fi pătruns în această ceață; fotonii s-ar fi împrăștiat pur și simplu pe electronii liberi care pluteau în jur, făcând astfel ca Universul să fie întunecat.
Pe măsură ce Universul s-a răcit, după aproximativ 300.000 de ani, protonii și electronii au început să se unească pentru a forma hidrogen neutru (și puțin heliu) gazos. Majoritatea lungimilor de undă ale luminii puteau pătrunde în acest mediu neutru, dar existau foarte puține surse de lumină care să o producă. Dar din acest hidrogen și heliu s-au născut primele stele. Când s-au aprins luminile
Aceste prime stele au emis radiații suficient de puternice pentru a îndepărta electronii de nucleele lor și a reioniza gazul. Până în acest moment, însă, Universul se extinsese atât de mult încât gazul era difuz și nu putea împiedica lumina să strălucească. La aproximativ 1 miliard de ani după Big Bang, la sfârșitul perioadei cunoscute sub numele de zorii cosmici, Universul era complet reionizat. Ta-da! Luminile erau aprinse. Dar pentru că zorii cosmici sunt atât de întunecați și pentru că sunt atât de slabi și de îndepărtați în timp și spațiu, am avut probleme în a vedea ce se află acolo. Oamenii de știință s-au gândit că sursele responsabile pentru cea mai mare parte a luminozității trebuie să fi fost puternice – găuri negre uriașe a căror acreție produce lumină strălucitoare, de exemplu, și galaxii mari în plină formare stelară (stelele mici produc multă lumină UV). JWST a fost conceput, în parte, pentru a privi în zorii cosmici și a încerca să vadă ce se ascunde în ei. A avut mare succes, dezvăluind tot felul de surprize cu privire la acest moment crucial în formarea Universului nostru. În mod surprinzător, observațiile telescopului sugerează acum că galaxiile pitice sunt actorul-cheie în reionizare. O echipă internațională condusă de astrofizicianul Hakim Atek de la Institut d’Astrophysique de Paris a apelat la datele JWST privind un roi de galaxii numit Abell 2744, susținute de date de la Hubble. Abell 2744 este atât de densă încât spațiul-timp se deformează în jurul ei, formând o lentilă cosmică; orice lumină îndepărtată care călătorește spre noi prin acest spațiu-timp devine amplificată.Acest lucru le-a permis cercetătorilor să vadă galaxii pitice minuscule aproape de zarea cosmică. Apoi, ei au folosit JWST pentru a obține spectre detaliate ale acestor galaxii minuscule. Analiza lor a arătat că aceste galaxii pitice nu numai că sunt cel mai abundent tip de galaxie din Universul timpuriu, dar sunt și mult mai strălucitoare decât se aștepta. De fapt, cercetările echipei arată că galaxiile pitice depășesc în număr galaxiile mari cu 100 la 1, iar emisia lor colectivă este de patru ori mai mare decât radiația ionizantă presupusă de obicei pentru galaxiile mari. “Aceste centrale cosmice emit colectiv mai mult decât suficientă energie pentru a-și face treaba”, a spus Atek.”În ciuda dimensiunilor lor mici, aceste galaxii cu masă mică sunt producători prolifici de radiații energetice, iar abundența lor în această perioadă este atât de substanțială încât influența lor colectivă poate transforma întreaga stare a Universului.” Mai este mult de lucru Este cea mai bună dovadă de până acum pentru forța din spatele reionizării, dar mai este mult de lucru. Cercetătorii au examinat un mic petic de cer; ei trebuie să se asigure că eșantionul lor nu este doar un grup anormal de galaxii pitice, ci este un eșantion reprezentativ al întregii populații din zarea cosmică. Ei intenționează să studieze mai multe regiuni ale cerului cu lentile cosmice pentru a obține un eșantion mai larg de populații galactice timpurii. Dar doar pentru acest eșantion, rezultatele sunt incredibil de interesante. Oamenii de știință au căutat răspunsuri privind reionizarea de când știm despre ea. Suntem pe punctul de a îndepărta în sfârșit ceața. “Acum am intrat pe un teritoriu neexplorat cu JWST”, a declarat astrofizicianul Themiya Nanayakkara de la Universitatea de Tehnologie Swinburne din Australia. “Această lucrare deschide mai multe întrebări interesante la care trebuie să răspundem în eforturile noastre de a trasa istoria evolutivă a începuturilor noastre.”
