Нарешті ми знаємо, що принесло світло темній безформній порожнечі раннього Всесвіту.
Згідно з даними космічних телескопів Хаббла та Джеймса Вебба, витоками вільно літаючих фотонів на зорі раннього Всесвіту були маленькі карликові галактики, в яких спалахнуло життя, розвіявши каламутний водневий туман, що заповнював міжгалактичний простір. Новий папір Дослідження було опубліковано в лютому.
«Це відкриття розкриває вирішальну роль, яку відіграли надлегкі галактики в еволюції раннього Всесвіту». Розповіла астрофізик Ірина Чемеринська З Інституту астрофізики в Парижі.
«Вони виробляють іонізуючі фотони, які перетворюють нейтральний водень в іонізовану плазму під час космічної реіонізації. Це підкреслює важливість розуміння маломасових галактик у формуванні історії Всесвіту».
На початку Всесвіту, через кілька хвилин після Великого вибуху, космос був заповнений густим туманом іонізованої плазми. Те маленьке світло, яке там було, могло проникнути через цей туман; Швидше, фотони просто розсіялися б на вільних електронах, що плавали навколо, фактично зробивши Всесвіт темним.
У міру охолодження Всесвіту приблизно через 300 000 років протони й електрони почали об’єднуватися, утворюючи нейтральний водень (і трохи гелію). Більшість довжин хвиль світла могли проникати через це нейтральне середовище, але було небагато джерел світла для його створення. Але з цього водню та гелію народилися перші зірки.
Ці перші зірки випромінювали досить потужне випромінювання, щоб відірвати електрони від своїх ядер і повторно іонізувати газ. Але до цього моменту Всесвіт настільки розширився, що газ розсіявся і більше не міг перешкоджати світлу. Приблизно через мільярд років після Великого вибуху, кінця періоду, відомого як космічний світанок, Всесвіт був повністю реіонізований. Тада! Засвітилися вогні.
Але через те, що космічний світанок дуже розмитий, і оскільки він такий слабкий і далекий у часі та просторі, нам було важко побачити, що там. Вчені вважали, що джерела, відповідальні за більшу частину цього туману, мають бути потужними — наприклад, масивні чорні діри, чия аккреція виробляє яскраве світло, і масивні галактики в розпал зореутворення (дитячі зірки виробляють багато ультрафіолетового випромінювання).
Телескоп Джеймса Вебба був розроблений частково для того, щоб заглянути в світанок Всесвіту та спробувати з’ясувати, що там ховається. Він мав величезний успіх, показуючи всілякі сюрпризи про цей вирішальний час у формуванні нашого Всесвіту. Дивно, але спостереження в телескоп тепер показують, що карликові галактики є головними гравцями в реіонізації.
Міжнародна група на чолі з астрофізиком Хакімом Атіком з Інституту астрофізики в Парижі звернулася до даних телескопа Джеймса Вебба про групу галактик під назвою Abell 2744, підтверджена даними Хаббла. Abell 2744 настільки щільний, що простір-час згинається навколо нього, утворюючи космічну лінзу. Будь-яке далеке світло, яке доходить до нас через цей простір-час, стає збільшеним. Це дозволило дослідникам побачити маленькі карликові галактики поблизу космічної зорі.
Потім вони використали телескоп Джеймса Вебба, щоб отримати детальні спектри цих малих галактик. Їхній аналіз показав, що ці карликові галактики є не тільки найпоширенішим типом галактик у ранньому Всесвіті, вони також набагато яскравіші, ніж очікувалося. Фактично дослідження команди показує, що карликові галактики перевищують кількість великих галактик у співвідношенні 100 до одного, і що їх загальний вихід у чотири рази перевищує іонізуюче випромінювання, яке зазвичай передбачається для великих галактик.
«У сукупності ці космічні сили випромінюють більш ніж достатньо енергії для виконання місії». – сказав Атік«Незважаючи на свій невеликий розмір, ці галактики з малою масою виробляють величезну кількість енергетичного випромінювання, і їх надлишок у цей період настільки великий, що їхній колективний вплив може змінити весь стан Всесвіту».
Це найкращий доказ потужності реіонізації, але попереду ще багато роботи. Дослідники подивилися на невелику ділянку неба; Вони повинні бути впевнені, що вибірка, яку вони обирають, є не просто аномальною колекцією карликових галактик, а скоріше такою, що представляє всю популяцію на світанку Всесвіту.
Вчені мають намір вивчити більше областей космічної лінзи на небі, щоб отримати ширшу вибірку ранніх скупчень галактик. Але результати дуже цікаві лише для цього зразка. Вчені шукали відповіді на питання реіонізації з тих пір, як ми про це дізналися. І ми ось-ось нарешті розвіємо туман.
«Тепер ми вийшли на незвідану територію з JWST». сказав астрофізик Тхіма Нанаяккара З Технологічного університету Свінберна в Австралії.
«Ця робота відкриває більше захоплюючих питань, на які ми повинні відповісти, намагаючись скласти схему еволюційної історії наших початків».
Дослідження опубліковано в природи.
Оригінальна версія цієї статті була опублікована в березні 2024 року.
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
