ZNANSTVENICI su možda napokon otkrili što je upalilo prva svjetla u svemiru. Prema podacima svemirskih teleskopa Hubble i James Webb, izvori zračenja koji su rastjerali kozmičku maglu u ranom svemiru bile su male, ali iznimno aktivne patuljaste galaktike, piše Science Alert.

Ključna uloga najmanjih galaktika

Istraživanje, čiji su rezultati objavljeni u časopisu Nature, otkriva da su upravo te galaktike proizvele dovoljno fotona da ioniziraju neutralni vodik koji je ispunjavao međugalaktički prostor. "Ovo otkriće razotkriva ključnu ulogu koju su iznimno tamne galaktike odigrale u evoluciji ranog svemira", izjavila je astrofizičarka Iryna Chemerynska s Instituta za astrofiziku u Parizu.

"One proizvode ionizirajuće fotone koji su neutralni vodik pretvorili u ioniziranu plazmu tijekom kozmičke reionizacije. To naglašava koliko je važno razumjeti galaktike male mase kako bismo shvatili kako se oblikovala povijest svemira", dodala je.

Od kozmičke tame do prvog svjetla

Ubrzo nakon Velikog praska, svemir je bio ispunjen vrućom i gustom maglom ionizirane plazme. Svjetlost kroz nju nije mogla prodrijeti jer bi se fotoni raspršili na slobodnim elektronima, zbog čega je svemir bio mračan.

Nakon otprilike 300.000 godina, svemir se ohladio dovoljno da su se protoni i elektroni počeli spajati u neutralne atome vodika i helija. Kroz taj neutralni plin svjetlost je mogla putovati, no nije bilo mnogo izvora koji bi je stvarali.

Iz tog su plina nastale prve zvijezde, čije je snažno zračenje ponovno ioniziralo plin, odvajajući elektrone od jezgri. U tom trenutku svemir se već dovoljno proširio pa razrijeđeni plin više nije mogao zaustaviti širenje svjetlosti. Taj proces, poznat kao kozmička reionizacija, završio je otprilike milijardu godina nakon Velikog praska, čime su se "upalila svjetla" u svemiru.

Teleskop Webb zavirio u kozmičku zoru

Budući da je to razdoblje toliko udaljeno u vremenu i prostoru, astronomi su dosad teško mogli vidjeti što se točno događalo. Pretpostavljalo se da su za reionizaciju odgovorni moćni izvori, poput golemih crnih rupa ili velikih galaktika u kojima su nastajale brojne zvijezde.

Međutim, teleskop James Webb (JWST), koji je dijelom dizajniran upravo da istraži kozmičku zoru, donio je iznenađujuća otkrića.

Njegova opažanja sada sugeriraju da su ključnu ulogu imale patuljaste galaktike. Međunarodni tim, predvođen astrofizičarom Hakimom Atekom s Instituta za astrofiziku u Parizu, analizirao je podatke JWST-a i Hubblea o galaktičkom skupu Abell 2744.

Kozmička leća otkrila tajnu

Skup Abell 2744 toliko je masivan da zakrivljuje prostor-vrijeme oko sebe, djelujući kao golema kozmička leća. To svojstvo pojačava svjetlost udaljenih objekata iza njega, što je istraživačima omogućilo da vide sićušne patuljaste galaktike iz razdoblja kozmičke zore.

Analiza spektra tih galaktika otkrila je da one nisu samo najbrojnija vrsta galaktika u ranom svemiru, nego su i znatno sjajnije nego što se očekivalo.

Istraživanje je pokazalo da patuljastih galaktika ima sto puta više od velikih te da zajedno proizvode četiri puta više ionizirajućeg zračenja nego što se ranije pripisivalo većim galaktikama. "Ove kozmičke 'elektrane' zajedno emitiraju i više nego dovoljno energije da obave posao", rekao je Atek.

"Unatoč svojoj sićušnoj veličini, ove galaksije male mase iznimno su plodni proizvođači energetskog zračenja. Toliko su brojne u tom razdoblju da njihov zajednički utjecaj može preobraziti cjelokupno stanje svemira."

Potvrda otkrića

Ovo je dosad najbolji dokaz o pokretačkoj sili reionizacije, no znanstvenike čeka još posla. Budući da su promatrali samo mali dio neba, sada moraju provjeriti nije li njihov uzorak samo anomalija, već reprezentativan primjer cijele populacije iz razdoblja kozmičke zore. U tu svrhu planiraju proučavati i druge regije neba koje djeluju kao kozmičke leće. Ipak, rezultati su iznimno uzbudljivi.

"S teleskopom Webb sada smo ušli u neistraženo područje", kazao je astrofizičar Themiya Nanayakkara sa Sveučilišta Swinburne u Australiji. "Ovaj rad otvara još uzbudljivija pitanja na koja moramo odgovoriti u našoj potrazi za iscrtavanjem evolucijske povijesti naših početaka."