Στην πρώιμη εποχή του σύμπαντος, ο χώρος ήταν γεμάτος από μια πυκνή ομίχλη ουδέτερου αερίου υδρογόνου. Αν και τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες εξέπεμπαν ισχυρό υπεριώδες φως, μεγάλο μέρος αυτού του φωτός παγιδευόταν από το γύρω υδρογόνο.
Δεν ήταν μέχρι εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια αργότερα που αυτή η ομίχλη άρχισε να καθαρίζει σταδιακά, όταν τα άτομα του υδρογόνου ιονίστηκαν, επιτρέποντας στο φως να ταξιδεύει σε όλο το σύμπαν.
Οι αστρονόμοι αποκαλούν αυτή την κρίσιμη περίοδο την «εποχή της ιοντοποίησης» και εξακολουθούν να εργάζονται για να κατανοήσουν πώς και πότε εξελίχθηκε.
Τώρα, ένας πρόσφατα ανακαλυφθείς γαλαξίας προσφέρει ένα απροσδόκητο στοιχείο. Ονομάζεται JADES-GS-z13-1, υπήρχε μόλις 330 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και εκπέμπει φωτεινή εκπομπή υδρογόνου. Αυτός ο τύπος φωτός, γνωστός ως εκπομπή Lyman-alpha, θα έπρεπε να είχε μπλοκαριστεί από την πυκνή ομίχλη υδρογόνου που ήταν παρούσα εκείνη την εποχή.
Το γεγονός ότι είναι ορατό προκαλεί σύγχυση στους επιστήμονες, οι οποίοι τώρα αναθεωρούν το πόσο γρήγορα «καθάρισε» το σύμπαν.
Το τηλεσκόπιο James Webb βλέπει έναν γαλαξία να καθαρίζει μυστηριωδώς την ομίχλη του πρώιμου σύμπαντος
Χάρη στις ισχυρές ικανότητες υπερύθρων του τηλεσκοπίου James Webb της NASA, οι επιστήμονες είναι σε θέση να μελετούν μερικούς από τους πρώτους γαλαξίες του σύμπαντος.
Σε μια απροσδόκητη ανακάλυψη, μια διεθνής ομάδα αστρονόμων εντόπισε φωτεινή εκπομπή υδρογόνου από έναν γαλαξία που υπήρξε πολύ νωρίτερα από ότι αναμενόταν. Η ανακάλυψη αυτή θέτει νέα ερωτήματα σχετικά με το πώς το φως μπόρεσε να δραπετεύσει από την πυκνή ομίχλη του ουδέτερου υδρογόνου που πληρούσε το πρώιμο σύμπαν.
Ανακάλυψη ενός απομακρυσμένου γαλαξία: JADES-GS-z13-1
Ο γαλαξίας, ο οποίος ονομάζεται JADES-GS-z13-1, εντοπίστηκε σε εικόνες που καταγράφηκαν από την Κάμερα Υπερυθρών Τηλεσκοπίου Webb (NIRCam) ως μέρος της Έρευνας Σε βάθος γαλαξιών του Τηλεσκοπίου Webb (JADES).
Φαίνεται ότι υπήρχε μόλις 330 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Οι ερευνητές αρχικά εκτίμησαν την απόστασή του, με βάση το πόσο το φως του γαλαξία χρησιμοποιώντας τη φωτεινότητά του σε διάφορους υπέρυθρους φακούς.
Τα δεδομένα NIRCam πρότειναν μία κόκκινη μετατόπιση (redshift) 12.9. Για να επιβεβαιώσουν αυτήν την ακραία απόσταση, μια ομάδα υπό την καθοδήγηση του Joris Witstok από το Πανεπιστήμιο του Cambridge, μαζί με συναδέλφους από το Cosmic Dawn Center και το Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης, χρησιμοποίησαν το Υπερυθρικό Σπεκτρόγραφο Webb (NIRSpec) για να μελετήσουν τον γαλαξία πιο αναλυτικά.
Απροσδόκητη εκπομπή υδρογόνου σοκάρει τους αστρονόμους
Στο αποτέλεσμα ανάλυσης του φάσματος, η κόκκινη μετατόπιση επιβεβαιώθηκε ως 13.0, που ισοδυναμεί με έναν γαλαξία που φαίνεται μόλις 330 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, ένα μικρό κλάσμα της σημερινής ηλικίας του σύμπαντος, που είναι 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια.
Ωστόσο, μια απροσδόκητη χαρακτηριστική λεπτομέρεια ξεχώρισε: μία συγκεκριμένη, έντονα φωτεινή ακτίνα φωτός, γνωστή ως εκπομπή Lyman-alpha που εκπέμπεται από άτομα υδρογόνου. Αυτή η εκπομπή ήταν πολύ πιο έντονη από όσο πίστευαν οι αστρονόμοι ότι θα ήταν δυνατόν σε αυτήν την πρώιμη φάση ανάπτυξης του σύμπαντος.
«Το πρώιμο σύμπαν ήταν γεμάτο από μια πυκνή ομίχλη ουδέτερου υδρογόνου», εξήγησε ο Roberto Maiolino, μέλος της ομάδας από το Πανεπιστήμιο του Cambridge και το University College London.
«Το μεγαλύτερο μέρος αυτής της ομίχλης απομακρύνθηκε σε μια διαδικασία που ονομάζεται ιοντοποίηση, η οποία ολοκληρώθηκε περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Ο γαλαξίας GS-z13-1 παρατηρείται όταν το σύμπαν είχε μόλις 330 εκατομμύρια χρόνια, και παρόλα αυτά δείχνει μια εκπληκτικά καθαρή υπογραφή εκπομπής Lyman-alpha, που μπορεί να φανεί μόνο αφού η γύρω ομίχλη έχει απομακρυνθεί πλήρως. Αυτό το αποτέλεσμα ήταν εντελώς απρόσμενο από τις θεωρίες για τον πρώιμο σχηματισμό των γαλαξιών και έχει εκπλήξει τους αστρονόμους».
Φως που δραπετεύει εναντίον όλων των πιθανοτήτων
Πριν και κατά τη διάρκεια της εποχής της ιοντοποίησης, οι τεράστιες ποσότητες ομίχλης ουδέτερου υδρογόνου που περικύκλωναν τους γαλαξίες εμπόδιζαν οποιοδήποτε ενεργό υπεριώδες φως εξέπεμπαν, όπως το φιλτράρισμα του φωτός μέσα από έγχρωμο γυαλί.
Μέχρι να σχηματιστούν αρκετά αστέρια και να μπορέσουν να ιονίσουν το αέριο υδρογόνο, κανένα τέτοιο φως – συμπεριλαμβανομένης της εκπομπής Lyman-alpha – δεν μπορούσε να ξεφύγει από αυτούς τους πρώιμους γαλαξίες και να φτάσει στη Γη.
Η επιβεβαίωση της εκπομπής Lyman-alpha από αυτόν τον γαλαξία έχει, επομένως, σημαντικές συνέπειες για την κατανόηση του πρώιμου σύμπαντος.
«Δεν θα έπρεπε πραγματικά να έχουμε βρει έναν γαλαξία σαν αυτόν, δεδομένης της κατανόησής μας για την εξέλιξη του σύμπαντος», είπε ο Kevin Hainline, μέλος της ομάδας από το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα.
«Μπορούμε να σκεφτούμε το πρώιμο σύμπαν ως καλυμμένο με μια πυκνή ομίχλη, που θα έκανε εξαιρετικά δύσκολο να βρούμε ακόμη και ισχυρούς φάρους που προεξέχουν και όμως εδώ βλέπουμε τη δέσμη φωτός από αυτόν τον γαλαξία να διαπερνά το πέπλο. Αυτή η συναρπαστική εκπομπή έχει τεράστιες συνέπειες για το πώς και πότε το σύμπαν ιοντίστηκε».
Πιθανά αίτια του σήματος φωτός
Η πηγή της ακτινοβολίας Lyman-alpha από αυτόν τον γαλαξία δεν είναι ακόμη γνωστή, αλλά μπορεί να περιλαμβάνει το πρώτο φως από την πρώτη γενιά αστέρων που σχηματίστηκαν στο σύμπαν.
«Η μεγάλη πηγή ιονισμένου υδρογόνου γύρω από αυτόν τον γαλαξία μπορεί να δημιουργήθηκε από έναν παράξενο πληθυσμό αστέρων – πολύ πιο μαζικών, θερμών και φωτεινών από τους αστέρες που σχηματίστηκαν σε μεταγενέστερους χρόνους και ενδεχομένως να είναι αντιπροσωπευτικοί της πρώτης γενιάς αστέρων», είπε ο Witstok.
Μια ισχυρή ενεργή γαλαξιακή περιοχή, καθοδηγούμενη από έναν από τιςς πρώτες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, είναι μια άλλη πιθανότητα που αναγνωρίστηκε από την ομάδα.
Η έρευνα αυτή δημοσιεύτηκε στις 26 Μαρτίου στο περιοδικό Nature.
VIA: FoxReport.gr
