Астрономи успяха да видят първите проблясъци във Вселената в зората на времето
Около един милиард години след Големия гърмеж Вселената става изцяло транспарантна вследствие на „ рейонизация„, чийто генезис значително остава мистериозен. Нови доказателства демонстрират, че това необичайно събитие е породено от излъчването на първичните галактики. Това лъчение би трябвало да е нагряло заобикалящия газ задоволително, с цел да го рейонизира и да го направи транспарантен.
Първите няколко милиарда години след Големия гърмеж (преди повече от 13,8 милиарда години) са изключително неустойчив и изменчив интервал. През първите няколко хиляди години във Вселената е преобладавала мъгла от парещ, йонизиран газ, състоящ се от водород (75%), хелий ( 25%) и следи от литий и деутерий. През този интервал, успешно наименуван Тъмните епохи, светлината не е могла да проникне през газа.
Прозрачността, която дава опция за разпръскване на светлината
Около 300 000 години след Големия гърмеж непрозрачната газова мъгла, която е доминирала в ранната Вселена, стартира последователно да се охлажда, което разрешава на протоните и електроните да се съединяват и да образуват атоми. Тази фаза, известна като „ рекомбинация “ и траяла 150 милиона години, е първата огромна преходна фаза на Вселената. Намаляването на броя на свободните електрони е разрешило на светлината да се популяризира през газа. Но по това време не е имало източници на светлина, като да вземем за пример звезди.
Малко по-късно газът последователно се сгъстява, което разрешава образуването на звезди и галактики. Раждането на тези галактики провокирало втора значима преходна фаза, по време на която газът почнал още веднъж да се нагрява, а по-късно и да рейонизира. В резултат на това събитие, към един милиард години след Големия гърмеж, Вселената става изцяло транспарантна, позволявайки на светлината свободно да се разпръсва.
Учените смятат, че рейонизацията е била породена от високоенергийната ултравиолетова радиация, предавана от първичните галактики. Останките от тази ера обаче са редки и прекомерно отдалечени. Нашите стандартни телескопи, чието виждане сега е затъмнено от милиарди тонове материя, към момента не са в положение да потвърдят тази доктрина.
Но през днешния ден галактическият телескоп „ Джеймс Уеб “ трансформира обстановката, като дава нови данни, които наподобява удостоверяват тази догадка. Анализът на тези данни, допълнен с няколко препратки и оповестен на сървъра за препринти arXiv, най-сетне повдига завесата над тази мистериозна фаза на нашата Вселена.
Райониране „ мехури “
Проучването на Университета в Гронинген, Нидерландия, се базира на първото разкриване на характерна дължина на вълната на водорода, известна като „ атомна алфа„, предавана по време на рейонизацията, което демонстрира образуването на звезди. Всъщност нехомогенността на плътността, която е преобладавала през този интервал, е била такава, че водородните атоми са почнали да се сблъскват и да стават доста горещи. Тъй като газът траял да колапсира, той почнал да натрупва големи количества материя. В резултат на това първичните звезди са били доста солидни и бързо са еволюирали в свръхнови или хипернови. Тези извънредно нестабилни звезди изпускат високоенергийно ултравиолетово излъчване, което се гълтам от околния газ. Рейонизираният по време на този развой водород изпуска излъчване с избрана дължина на вълната (алфа).
Данните на холандските откриватели демонстрират, че най-мощните излъчвания на алфа водород подхождат на образуването на към една четвърт от общата компактност на звездната материя. Получените резултати допускат, че тези два детайла са изиграли основна роля в рейонизацията на Вселената.
От друга страна, японско изследване добавя тези данни, като допуска, че рейонизацията не е била постоянен развой, а последователно се е разпространявала, като в началото е образувала самобитни мехури към областите, излъчващи ултравиолетови лъчи.
„ Уебб освен ясно демонстрира, че тези транспарантни области са към галактиките, само че въз основата на тези данни ние също по този начин определихме техния размер “, изяснява водещият създател на научната работа Даичи Кашино от Университета в Нагоя. „ Благодарение на данните от телескопа Джеймс Уеб можем да забележим по какъв начин галактиките реионизират газа към тях “, прибавя той.
Според тази доктрина тези транспарантни газообразни области биха били великански (с диаметър към 4 милиона светлинни години) спрямо галактиките и с течение на времето биха се разпространявали все по-надалеч и по-надалеч (радиацията рейонизира атомите вследствие на рекомбинацията), с цел да могат най-после да се слеят и да покрият цялото пространство. По прилика галактиката може да се съпостави с грахово зърно, окачено в центъра на огромен балон. Освен това тези примитивни галактики (които 900 милиона години след Големия гърмеж към този момент са съществували) не наподобяват на актуалните галактики и са извънредно дейни.
Друга група учени изследва момента преди края на рейонизацията, когато Вселената не е била нито изцяло транспарантна, нито изцяло непрозрачна. С други думи, когато са съществували разнообразни положения на газа. За тази цел учените насочват телескопа „ Джеймс Уеб “ към примитивен квазар, в чийто център има доста дейна и рисково светеща свръхмасивна черна дупка. Тази светлина разреши да се разпознават другите газови положения сред въпросния квазар и нашата точка на наблюдаване.
Когато светлината от квазар минава през пространството, тя или се гълтам от непрогледен (нейонизиран) газ, или минава през транспарантен (йонизиран) газ.
„ Като осветява газа по линията на нашето наблюдаване, квазарът ни дава подробна информация за неговия състав и положение “, изяснява Ан-Кристин Ейлърс от Масачузетския софтуерен институт.
Тези данни разрешиха на учените да разпознават галактики наоколо до тази линия на наблюдаване и да стигнат до заключението, че транспарантните области към тях имат радиус от към 2 милиона светлинни години.
Освен това Ейлърс и екипът му са открили, че черната дупка в центъра на този квазар е най-масивната от известните в ранната Вселена – близо 10 милиарда слънчеви маси. Засега астрономите не могат да обяснят повода за тази маса. Благодарение на Джеймс Уеб обаче те са съумели да разпознават 117 галактики, които са съществували още от времето на рейонизацията.
