_ Ce s-a terminat „evul întunecat” din universul timpuriu? Noile date Webb tocmai ne-au apropiat de rezolvarea misterului

La aproximativ 400.000 de ani după Big Bang, cosmosul era un loc foarte întunecat. Strălucirea nașterii explozive a universului s-a răcit, iar spațiul a fost umplut cu gaz dens – în cea mai mare parte hidrogen – fără surse de lumină.

Încet, pe parcursul a sute de milioane de ani, gazul a fost tras în aglomerări de către gravitația și, în cele din urmă, bulgări au crescut suficient de mari pentru a se aprinde. Acestea au fost primele stele.

La început lumina lor nu a călătorit departe, deoarece o mare parte din ea a fost absorbită de o ceață de hidrogen gazos. Cu toate acestea, pe măsură ce s-au format din ce în ce mai multe stele, ele au produs suficientă lumină pentru a arde ceața prin „reionizarea” gazului – creând universul transparent punctat cu puncte strălucitoare de lumină pe care le vedem astăzi.

Dar exact ce stele s-au format. a produs lumina care a pus capăt evurilor întunecate și a declanșat această așa-numită „epocă a reionizării”? Într-o cercetare publicată în Nature, am folosit un grup gigantic de galaxii ca lupă pentru a privi relicve slabe ale acestei epoci și am descoperit că stelele din galaxii pitice mici și slabe sunt probabil responsabile pentru această transformare la scară cosmică.

Majoritatea astronomilor au fost deja de acord că galaxiile au fost forța principală în reionizarea universului, dar nu era clar cum au făcut-o. Știm că stelele din galaxii ar trebui să producă o mulțime de fotoni ionizanți, dar acești fotoni trebuie să scape de praful și gazul din interiorul propriei galaxii pentru a ioniza hidrogenul în spațiul dintre galaxii.

Nu a fost niciodată. clar ce fel de galaxii ar fi capabile să producă și să emită destui fotoni pentru a face treaba. (Și într-adevăr, există cei care cred că obiectele mai exotice, cum ar fi găurile negre mari, ar fi putut fi responsabile.)

Există două tabere printre adepții teoriei galaxiilor.

Primul crede că galaxii uriașe și masive au produs fotonii ionizanți. Nu existau multe dintre aceste galaxii în universul timpuriu, dar fiecare producea multă lumină. Deci, dacă o anumită fracțiune din acea lumină a reușit să scape, ar fi fost suficientă pentru a reioniza universul.

A doua tabără crede că ar fi mai bine să ignorăm galaxiile gigantice și să ne concentrăm asupra numărului imens de mult mai mici. galaxii din universul timpuriu. Fiecare dintre acestea ar fi produs mult mai puțină lumină ionizantă, dar odată cu greutatea numărului lor, ar fi putut conduce epoca reionizării.

O lupă cu o lățime de 4 milioane de ani lumină

Încercarea de a privi orice în universul timpuriu este foarte greu. Galaxiile masive sunt rare, așa că sunt greu de găsit. Galaxiile mai mici sunt mai frecvente, dar sunt foarte slabe, ceea ce face dificilă (și costisitoare) obținerea de date de înaltă calitate.

Am vrut să aruncăm o privire asupra unora dintre cele mai slabe galaxii din jur, așa că am folosit un grup uriaș de galaxii numit Clusterul Pandorei ca lupă. Masa enormă a clusterului distorsionează spațiul și timpul, amplificând lumina de la obiectele din spatele lui.

Ca parte a programului UNCOVER, am folosit telescopul spațial James Webb pentru a privi imagini în infraroșu mărite ale galaxiilor slabe din spate. Clusterul Pandorei.

Ne-am uitat mai întâi la multe galaxii diferite, apoi am ales câteva deosebit de îndepărtate (și, prin urmare, antice) pentru a le examina mai îndeaproape. (Acest tip de examinare atentă este costisitoare, așa că am putut privi doar opt galaxii în detaliu.)

Am selectat câteva surse care reprezentau aproximativ 0,5% din luminozitatea galaxiei noastre, Calea Lactee, la acel moment, și le-am verificat pentru strălucirea revelatoare a hidrogenului ionizat. Aceste galaxii sunt atât de slabe încât au fost vizibile doar datorită efectului de mărire al Clusterului Pandorei.

Observațiile noastre au confirmat că aceste galaxii mici au existat în universul foarte timpuriu. În plus, am confirmat că au produs de aproximativ patru ori mai multă lumină ionizantă decât am considera „normală”. Acesta se află la capătul cel mai înalt din ceea ce am prezis, pe baza înțelegerii noastre despre modul în care s-au format stelele timpurii.

Deoarece aceste galaxii au produs atât de multă lumină ionizantă, doar o mică parte din aceasta ar fi trebuit să scape în reionizează universul.

Anterior, ne-am gândit că aproximativ 20% din toți fotonii ionizanți ar trebui să scape din aceste galaxii mai mici dacă ar fi contribuitorul dominant la reionizare. Noile noastre date sugerează că chiar și 5% ar fi suficiente, adică aproximativ fracțiunea de fotoni ionizanți pe care o vedem scăpând din galaxiile moderne.

Deci acum putem spune cu încredere că aceste galaxii mai mici ar fi putut juca un rol foarte important în epoca reionizării. Cu toate acestea, studiul nostru s-a bazat doar pe opt galaxii, toate aproape de o singură linie de vedere. Pentru a confirma rezultatele noastre, va trebui să ne uităm la diferite părți ale cerului.

Avem noi observații planificate care vor viza alte grupuri mari de galaxii în altă parte din univers pentru a găsi și mai multe galaxii amplificate și slabe de testat. . Dacă totul merge bine, vom avea câteva răspunsuri în câțiva ani.

Acest articol este republicat din The Conversation sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.

(Fluierul)