Kako su nastala prva svetla u svemiru?

Naučnici su možda konačno otkrili šta je pokrenulo prva svetla u svemiru. Prema podacima svemirskih teleskopa Hubble Space Telescope i James Webb Space Telescope, izvori zračenja koji su razbili kosmičku „maglu“ u ranom svemiru bile su male, ali izuzetno aktivne patuljaste galaksije, piše Science Alert.

Istraživanje, čiji su rezultati objavljeni u časopisu Nature, pokazuje da su upravo te galaksije proizvele dovoljno fotona da jonizuju neutralni vodonik koji je ispunjavao međugalaktički prostor.

„Ovo otkriće otkriva ključnu ulogu koju su izuzetno slabe galaksije imale u evoluciji ranog svemira“, izjavila je astrofizičarka Irina Čemerinska sa Instituta za astrofiziku u Parizu.
„One proizvode jonizujuće fotone koji su neutralni vodonik pretvorili u jonizovanu plazmu tokom kosmičke rejonizacije. To naglašava koliko je važno razumeti galaksije male mase kako bismo shvatili kako se razvijala istorija svemira“, dodala je.

Ubrzo nakon Velikog praska, svemir je bio ispunjen vrućom i gustom maglom jonizovane plazme. Svetlost kroz nju nije mogla da prolazi jer su se fotoni rasipali na slobodnim elektronima, zbog čega je svemir bio taman.

Nakon oko 300.000 godina, svemir se dovoljno ohladio da su se protoni i elektroni počeli spajati u neutralne atome vodonika i helijuma. Kroz taj neutralni gas svetlost je mogla da putuje, ali nije bilo mnogo izvora koji bi je stvarali.

Iz tog gasa nastale su prve zvezde, čije je snažno zračenje ponovo jonizovalo gas, odvajajući elektrone od jezgara. U tom trenutku svemir se već dovoljno proširio, pa razređeni gas više nije mogao da spreči širenje svetlosti.

Taj proces, poznat kao kosmička rejonizacija, završio se oko milijardu godina nakon Velikog praska, čime su se „upalila svetla“ u svemiru.

Pošto je to razdoblje izuzetno udaljeno u vremenu i prostoru, astronomi su do sada teško mogli da vide šta se tačno dešavalo. Smatralo se da su za rejonizaciju zaslužni snažni izvori, poput velikih crnih rupa ili masivnih galaksija sa intenzivnim stvaranjem zvezda.
Međutim, teleskop James Webb Space Telescope, koji je delimično dizajniran upravo za proučavanje kosmičke zore, doneo je iznenađujuće rezultate.

Njegova posmatranja sada sugerišu da su ključnu ulogu imale patuljaste galaksije. Međunarodni tim, predvođen astrofizičarom Hakim Atek sa Instituta za astrofiziku u Parizu, analizirao je podatke teleskopa Webb i Hubble o galaktičkom jatu Abell 2744.

Jato Abell 2744 toliko je masivno da zakrivljuje prostor-vreme oko sebe, delujući kao ogromno kosmičko sočivo. To pojačava svetlost udaljenih objekata iza njega, što je omogućilo naučnicima da vide sitne patuljaste galaksije iz perioda kosmičke zore.

Analiza spektra tih galaksija pokazala je da one nisu samo najbrojnija vrsta galaksija u ranom svemiru, već su i znatno sjajnije nego što se ranije mislilo.

Istraživanje je pokazalo da patuljastih galaksija ima čak sto puta više od velikih i da zajedno proizvode četiri puta više jonizujućeg zračenja nego što se ranije pripisivalo većim galaksijama.

„Ove kosmičke ‘elektrane’ zajedno emituju više nego dovoljno energije da obave taj posao“, rekao je Atek.

„Uprkos svojoj maloj veličini, ove galaksije male mase izuzetno su efikasni proizvođači energetskog zračenja. Toliko su brojne u tom periodu da njihov zajednički uticaj može da promeni stanje čitavog svemira.“

Ovo je do sada najjači dokaz o pokretačima rejonizacije, ali naučnike čeka još posla. Pošto su posmatrali samo mali deo neba, sada moraju da utvrde da li je njihov uzorak reprezentativan za ceo svemir iz tog perioda.

U tu svrhu planiraju da proučavaju i druge oblasti neba koje funkcionišu kao kosmička sočiva.

Ipak, rezultati su izuzetno uzbudljivi.

„Sa teleskopom Webb sada smo zakoračili u neistraženo područje“, rekao je astrofizičar Temia Nanajakara sa Univerziteta Svinbern u Australiji.

„Ovaj rad otvara još uzbudljivija pitanja na koja moramo da odgovorimo dok pokušavamo da razumemo evoluciju naših kosmičkih početaka.“