Takmer na začiatku času bol vesmír zahalený temnotou. Potom skoré galaxie produkovali jasné, horúce hviezdy, ktoré prenikali brilantným svetelným medzigalaktickým priestorom cez malé kanály, čím sa vesmír stal priehľadným.
To je záver z nádherných nových zrkadlových snímok vzdialenej galaxie známej ako Sunburst Arc. Keď bol vesmír iba dieťaťom, tvorili ho horúce, ale rýchlo sa ochladzujúce častice. Akonáhle sa vesmír dostatočne ochladil, protóny a elektróny sa spojili a vytvorili neutrálny vodík, ktorý zakryl vesmír v tme, vďaka čomu je podľa pozorovateľa Haystack Observatory MIT Haystack Observatory nepozorovateľný v elektromagnetickom spektre. Počas tohto obdobia, známeho ako temné veky, bolo akékoľvek vyžarované žiarenie absorbované plynným vodíkom.
Asi miliarda rokov po Veľkom tresku, počas „epochy reionizácie“, plyn prudko ionizoval obrovský náraz energie, ktorý zrazil elektróny z atómov vodíka a vytvoril plazmu. K tejto ionizácii došlo vďaka energetickému ultrafialovému svetlu, ktoré „s najväčšou pravdepodobnosťou pochádza z veľmi mladých, veľmi jasných, veľmi horúcich a tiež veľmi krátkodobých hviezd v prvých galaxiách,“ uviedol hlavný autor Thøger Emil Rivera-Thorsen, postdoktorand na univerzite. z Osla v Nórsku. Nie je však jasné, ako presne sa táto ionizačná udalosť stala.
Vedci to zistili tak, že sa obrátili na galaxiu s názvom „Sunburst Arc“, ktorá sa nachádza vo vzdialenosti asi 11 miliárd svetelných rokov (hoci je ťažké presne vedieť, ako ďaleko je v rozširujúcom sa vesmíre). dosť starý na to, aby bol jednou z prvých galaxií, ktoré reionizovali vesmír, ale je dosť starý na to, aby vedcom umožnil niečo naučiť o tomto procese, povedal Rivera-Thorsen.
V predchádzajúcej štúdii sa Rivera-Thorsen a jeho tím zaoberali svetelnými signálmi prichádzajúcimi z Sunburst Arc. Niekoľko tipov naznačuje, že ionizujúce svetlo uniklo z týchto skorých galaxií cez niekoľko úzkych kanálov alebo dier v inak nepriehľadnom kryte galaxie. „Ale nemôžeme povedať, že sme to našli, kým sme to priamo nepozorovali,“ povedal Rivera-Thorsen pre Live Science.
Vedci navrhli odhaliť tieto diery pomocou Hubbleovho vesmírneho teleskopu a „hľa, hľa, fungovalo to,“ uviedla Rivera-Thorsen. Oblúk Sunburst je umiestnený tak, aby Hubblovi ľahko umožnil vidieť. Zásahová skupina galaxií pôsobí ako kozmický mikroskop a ohýba a zväčšuje svetlo z oblúka Sunburst - čo by bolo inak príliš slabé na to, aby sa dalo vidieť - aby ho Hubble mohol zachytiť v sérii snímok. Tento efekt, nazývaný „gravitačné šošovky“, bol predpovedaný Einsteinovou teóriou všeobecnej relativity a v tomto prípade je obzvlášť silný, čo viedlo k 12 duplikovaným obrazom galaxie.
Niektoré z týchto snímok boli urobené v neionizujúcom spektre viditeľného svetla a iné boli urobené v spektre ionizujúceho svetla. Pokiaľ ide o ionizujúce svetlo, „v podstate všetko, čo vidíte, je jeden malý bod a inak nič,“ povedal. „Myslím si, že to bolo veľmi krásne potvrdenie našej hypotézy - že je to ako jedna diera v inak úplne nepriehľadnej galaxii pokrytej plynom.“
Aby vedci videli tento efekt, museli sa postaviť viaceré faktory, a tak „sme mali neuveriteľné šťastie, keď sme našli túto vec,“ uviedla Rivera-Thorsen. Napríklad Hubbleove obrázky zachytili všetky „šťavnaté kúsky“ galaxie vrátane miest, kde uniklo ionizujúce svetlo. Nie je jasné, prečo a ako sa tieto úzke kanály vytvorili.
Navyše, v modernejších galaxiách „naozaj veľa nevidíme únik tohto ionizujúceho žiarenia, tu a tam vidíme trochu,“ dodal. „Takže niečo o fyzikálnych vlastnostiach týchto galaxií sa muselo dosť dramaticky zmeniť medzi časom okolo 1 miliardy rokov po Veľkom tresku, keď bol vesmír reionizovaný.“ V budúcej práci chce Rivera-Thorsen a jeho tím prísť na to, ako sa galaxie zmenili od čias Veľkého tresku.
„Dôkazy o úteku ionizujúceho žiarenia sú presvedčivé,“ uviedol Jurij Izotov, astronóm s Hlavným astronomickým observatóriom na Ukrajine, ktorý nebol súčasťou štúdie. Ich zistenia sú dôležité pre pochopenie toho, ako svetlo uniká z galaxií tvoriacich hviezdy, a pre ich interpretáciu, že svetlo uniká cez diery v galaxii „vyzerá rozumne“, povedal Izotov Live Science.
Brian Keating, profesor fyziky na Kalifornskej univerzite v San Diegu, ktorý sa nezúčastnil na práci, súhlasí. „Zdroje, ktoré generovali prvé ionizujúce fotóny vo vesmíre, sú dlho zahalené tajomstvom,“ povedal Keating pre Live Science. „Ich práca prináša sľubné nové pohľady na nevymožiteľné predmety, o ktorých sa predpokladá, že sú hlavnými hnacími silami epochy reionizácie.“
Zistenia boli publikované 7. novembra v časopise Science.
