Astronomii au aflat, în sfârșit, cum s-au „aprins” luminile în Univers

Conform datelor furnizate de Telescoapele Spațiale Hubble și James Webb, fotonii care zburau liber în zorii cosmici timpurii au provenit din mici galaxii pitice care au prins viață, eliminând ceața de hidrogen tulbure care umplea spațiul intergalactic.

„Această descoperire dezvăluie rolul crucial jucat de galaxiile în evoluția Universului timpuriu”, a declarat astrofizicianul Iryna Chemerynska de la Institut d’Astrophysique de Paris.

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). 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.

Primele 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, scrie ScienceAlert.

La aproximativ 1 miliard de ani după Big Bang, la sfârșitul perioadei cunoscute sub numele de zorii cosmici, Universul era complet reionizat.

Rolul crucial jucat de galaxii în evoluția Universului timpuriu

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).

Telescopul James Webb 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. 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 zorii cosmici.

Rezultatele sunt incredibil de interesante

Apoi, ei au folosit Telescopul Webb 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, cercetarea 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 mai mari.

Este cea mai bună dovadă de până acum pentru forța din spatele reionizării, dar mai este mult de lucru. Cercetătorii au analizat 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.

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.

Cercetarea a fost publicată în Nature.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Un fizician susține că un alt univers ar fi existat înainte de Big Bang

Astronomii au descoperit una dintre stelele cu cea mai rapidă rotație din Univers

Asteroidul care ne-ar putea ajuta să găsim a cincea forță fundamentală din Univers

Test de cultură generală. Câte universuri cred cercetătorii că există?