Най-накрая знаем какво е донесло светлина в тъмната и безформена празнота на ранната Вселена.

Според данни от космическите телескопи „Хъбъл“ и „Джеймс Уеб“ произходът на свободно летящите фотони в ранната космическа зора са малки галактики джуджета, които са се разпалили, разчиствайки мъглата от мрачен водород, изпълваща междугалактическото пространство.

„Това откритие разкрива решаващата роля, която ултраслабите галактики играят в еволюцията на ранната Вселена“, казва астрофизикът Ирина Чемеринска от Института по астрофизика в Париж.

„Те произвеждат йонизиращи фотони, които трансформират неутралния водород в йонизирана плазма по време на космическата рейонизация. Това подчертава важността на разбирането на галактиките с ниска маса за оформянето на историята на Вселената.“

В началото на Вселената, в рамките на минути след Големия взрив, пространството е било изпълнено с гореща, гъста мъгла от йонизирана плазма. Малкото светлина, която е имало, не би проникнало през тази мъгла. Фотоните просто биха се разпръснали от свободните електрони, носещи се наоколо, като по този начин биха направили Вселената тъмна.

С охлаждането на Вселената след около 300 000 години протоните и електроните започнали да се обединяват, за да образуват неутрален водороден (и малко хелиев) газ.

Повечето дължини на вълните на светлината можели да проникнат през тази неутрална среда, но имало много малко източници на светлина, които да я произведат. Но от този водород и хелий са се родили първите звезди.

Тези първи звезди излъчвали радиация, която била достатъчно силна, за да откъсне електрони от ядрата им и да рейонизира газа. По този момент обаче Вселената се разширила толкова много, че газът бил дифузен и не можел да попречи на светлината да свети.

Около 1 милиард години след Големия взрив, в края на периода, известен като космическа зора, Вселената е била изцяло рейонизирана, но тъй като в космическата зора имало толкова много мрак и тъй като била толкова слаба и далечна във времето и пространството, ни беше трудно да видим какво има там.

Учените смятаха, че източниците, отговорни за по-голямата част от проясняването, трябва да са били мощни - огромни черни дупки, чието натрупване произвежда пламтяща светлина например, и големи галактики в разгара на звездообразуването (звездите бебета произвеждат много UV светлина).

Телескопът „Джеймс Уеб“ е проектиран отчасти, за да надникне в космическата зора и да се опита да види какво се крие в нея. Той е много успешен, разкривайки всякакви изненади за този решаващ момент от формирането на нашата Вселена. Изненадващо, наблюденията на телескопа сега показват, че галактиките джуджета са ключовият играч в рейонизацията.

Международен екип, воден от астрофизика Хаким Атек от Института по астрофизика в Париж, се обърна към данни от телескопа за галактически клъстер, наречен Abell 2744, подкрепени от данни от „Хъбъл“.

Abell 2744 е толкова плътна, че пространство-времето се изкривява около нея, образувайки космическа леща; всяка далечна светлина, пътуваща до нас през това пространство-време, се увеличава. Това позволи на изследователите да видят малки джуджести галактики близо до космическата зора.

След това те използваха „Джеймс Уеб“, за да получат подробни спектри на тези малки галактики. Техният анализ разкри, че тези джуджести галактики не само са най-разпространеният тип галактики в ранната Вселена, но и са много по-ярки от очакваното. Всъщност изследванията на екипа показват, че джуджестите галактики превъзхождат големите галактики 100 към 1, а колективната им продукция е четири пъти по-голяма от йонизиращата радиация, обикновено приемана за по-големи галактики.

„Тези космически електроцентрали колективно излъчват повече от достатъчно енергия, за да свършат работата си“, обяснява Атек. „Въпреки малкия си размер тези галактики с ниска маса са изобилни производители на енергийна радиация и тяхното изобилие през този период е толкова значително, че колективното им влияние може да трансформира цялото състояние на Вселената.“

Това е най-доброто доказателство досега за силата, стояща зад рейонизацията, но има още работа, която трябва да се свърши. Изследователите са разгледали само малък участък от небето; те трябва да се уверят, че тяхната извадка не е просто аномален клъстер от галактики джуджета, а е представителна извадка от цялата популация в космическата зора.

Те възнамеряват да изучат повече космически области на небето, за да получат по-широка извадка от ранните галактически популации. Но само при тази една извадка резултатите са невероятно вълнуващи. Учените търсят отговори за рейонизацията, откакто знаем за нея. На прага сме най-накрая да разсеем мъглата.

Снимка: Unsplash/Hakim Atek/Sorbonne University/JWST/NASA, ESA, CSA, I. Labbe/Swinburne University of Technology, R. Bezanson/University of Pittsburgh, A. Pagan/STScI

Виж още: Измислено Facebook събитие, маскирано като математическа задача, е един от най-популярните постове в мрежата вече 6 месеца