Nebeski pioniri - galaksije koje su osvetlile kosmos

Prema podacima koje su prikupili svemirski teleskopi Habl i Džejms Veb (JWST), poreklo slobodnoletećih fotona u kosmičkoj zori su bile patuljaste galaksije koje su zasijale, rasčistivši mutnu izmaglicu vodonika koji je ispunjavao međugalaktički prostor, piše Science alert. Irina Čemerinska sa Pariskog instituta za astrofiziku kaže da ovo otkriće ukazuje na više nego značajnu ulogu ultra bledih galaksija u evoluciji ranog svemira.

- One bi stvarale jonizujuće fotone koji su pretvarali neutralni vodonik u jonizovanu plazmu tokom kosmičke rejonizacije. Ovo nam samo naglašava značaj našeg shvatanja uloge galaksija male mase u u oblikovanju istorije svemira -navela je ona.

Na početku formiranja kosmosa, nekoliko minuta nakon Velikog praska, prostor je bio ispunjen vrelom gustom maglom jonizovane plazme. Ono malo svetlosti koja je bila prisutna nije mogla da se probije kroz ovu maglu, fotoni bi se jednostavno rikošetirali od slobodnih elektrona koji su ispunjavali prostor, što bi u konačnoj instanci svemir učinilo mračnim.

Međutim, kako se svemir postepeno hladio, nakon približno 300 hiljada godina, protoni i neutroni su počeli da se vezuju formirajući neutralni vodonik (uz trunku helijuma) u gasovitom stanju. Većina talasnih dužina svetlosnog spektra je mogla da se probije kroz ovaj neutralni medijum, mada je i dalje bilo jako malo svetlosti, s obzirom na oskudnost njenih izvora.

Od ovog gasovitog vodonika i helijuma, prve zvezde su rođene. Ove zvezde su emitovale zračenje koje je bilo dovoljno snažno da ukloni elektrone sa jezgara i da rejonizuje gas. Međutim, do tog trenutka svemir se toliko raširio da se gas razredio i nije mogao sprečiti svetlost da isijava. Nekih milijardu godina nakon Velikog praska, završava se epoha koju znamo pod imenom kosmička zora, a ceo svemir je sada bio rejonizovan, i svemirske lampe su bile uključene.

Međutim, naučnici nailaze na problem pri osmatranju ovih događaja. Količina „magle“ i tame u odnosu na tako malo svetlosti u osvit kosmosa, kao i udaljenost kroz vreme i prostor nas sprečavaju da lepo vidimo šta se zapravo u prvoj epohi svemira zaista događalo. Smatralo se da su za većinu raščišćavanja odgovorne moćne supermasivne crne rupe čiji rast daje blještavu svetlost i velike galaksije čiji regioni bi stvarali jata mladih zvezda koje proizvode veliku količinu ultraljubičaste svetlosti.

Svemirski teleskop Džejms Veb je dizajniran, između ostalog, i tako da može da probije granicu kosmičke zore i da zaviri u dešavanja unutar najranijeg perioda postojanja svemira. U ovome, on je bio veoma uspešan i pružio nam je niz neverovatnih podataka vezanih za ovaj kritični period formiranja kosmosa, između ostalog i podatke koji upućuju da su zapravo patuljaste galaksije imale ključnu ulogu pri rejonizaciji svemira.

Međunarodni tim astrofizičara predvođen Hakimom Atekom sa Pariskog instituta za astrofiziku je upotrebio podatke o jatu galaksija nazvanih Abell 2744 dobijene sa JWST, i Habl teleskopa. Abell 2744 te toliko gusto i masivno jato, da krivi tkanje prostor-vreme oko sebe, tako da formira kosmičko sočivo. Svaka daleka svetlost koja putuje ka nama a prolazi kroz ovo sočivo biva zapravo uveličana, što dopušta istraživačima da posmatraju patuljaste galaksije bliske kosmičkoj zori.

Onda su dalje koristili JWST kako bi dobili detaljne svetlosne spektre malenih galaksija. Njihove analize nam govore da ne samo da su patuljaste galaksije najbrojnije u ranom svemiru, već su i daleko blještavije nego što je to bilo očekivano. Prosto rečeno, patuljaste galaksije su se u odnosu na velike galaksije nalazile u srazmeri 100:1 i njihova ukupna rejonizujuća sposobnost je bila četvorostuko veća od velikih galaksija.

- Uprkos njihovoj maloj masi i veličini, ove galaksije su snažni proizvođači energetskog zračenja, a zbog njihovog brojčanog potencijala tokom perioda ranog svemira, njihov kolektivni uticaj je takav da može izmeniti čitavo stanje svemira - kaže Atek.

Ovo je do sada najbolji dokaz da su ove malene galaksije sila koja je rejonizovala svemir. Međutim, ostalo je još puno posla da se obavi. Istraživači su bacili pogled na samo jedan maleni deo neba, i neophodno je da se uvere da je slična slika i na drugim poljima koja budu posmatrali, kako se ne bi ispostavilo da je postojeća slika anomalija, već reprezentativni uzorak čitave populacije galaksija kosmičke zore.

Cilj je da se sada kosmički teleskopi okrenu na druge regione koji formiraju kosmička sočiva kako bi imali bolji uvid u galaktičke populacije ranog svemira. Međutim, i na osnovu ovog jednog uzorka dobili smo neverovatne odgovore na pitanje koje dugo muči naučnike, o tome kako je svemir rejonizovan, i na granici smo da rasteramo tamu i maglu u kojoj je zavijeno ovo pitanje.

(Telegraf Nauka / Science alert)