Lähes ajan alussa maailmankaikkeus oli varjostettu pimeyteen. Sitten varhaiset galaksit tuottivat kirkkaita, kuumia tähtiä, jotka vuotavat loistavan valon galaktisten alueiden välille pienten kanavien kautta, muuttaen maailmankaikkeuden läpinäkyväksi.
Se on johtopäätös upeista uusista "peilikuvista", jotka on otettu kaukaisesta galaksista, joka tunnetaan nimellä Sunburst Arc. Kun maailmankaikkeus oli vasta vauva, se koostui kuumista, mutta nopeasti jäähtyvistä hiukkasista. Kun maailmankaikkeus oli jäähtynyt tarpeeksi, protonit ja elektronit yhdistyivät neutraaliksi vedyksi, joka peitti maailmankaikkeuden pimeydessä, joten se oli havaittavissa sähkömagneettisessa spektrissä MIT: n Haystack Observatoryn mukaan. Tänä ajanjaksona, joka tunnetaan pimeinä aikakausina, vetykaasu absorboi kaiken säteilyn.
Sitten, noin miljardi vuotta suuren iskun jälkeen, "Reionisaation ajanjaksona", massiivinen energiasuihku ionisoi kaasua, koputtaen elektroneja vetyatomeista ja luomalla plasman. Tämä ionisoituminen tapahtui energisen ultraviolettivalon ansiosta, "joka todennäköisesti tuli hyvin nuorista, erittäin kirkkaista, erittäin kuumista ja myös erittäin lyhytaikaisista tähtiä ensimmäisissä galakseissa", sanoi pääkirjailija Thøger Emil Rivera-Thorsen, yliopiston tutkijatohtori. Oslossa Norjassa. Mutta on epäselvää, kuinka tarkalleen tämä ionisointitapahtuma tapahtui.
Selvittääkseen tutkijat kääntyivät "Sunburst Arc" -nimisen galaksin päälle, joka sijaitsee noin 11 miljardin valovuoden päässä (vaikka on vaikea tietää tarkalleen kuinka kaukana se on laajenevaan maailmankaikkeuteen.) Sunburst Arc ei ole aivan tarpeeksi vanha ollakseen yksi varhaisista galakseista, jotka maailmanlaajuisesti muuttivat, mutta se on tarpeeksi vanha voidakseen opettaa tutkijoille jotain prosessista, Rivera-Thorsen sanoi.
Edellisessä tutkimuksessa Rivera-Thorsen ja hänen ryhmänsä tarkastelivat Sunburst-kaarista tulevia valosignaaleja. Muutama vihje ehdotti, että ionisoiva valo pääsi näistä varhaisista galakseista muutaman kapean kanavan tai galaksin peittävän muuten läpinäkymättömän kuoren reikien läpi. "Mutta emme voi sanoa, että olemme löytäneet tämän vasta, kun olemme tosiasiallisesti havainneet sen suoraan", Rivera-Thorsen kertoi Live Science: lle.
Joten tutkijat ehdottivat näiden reikien havaitsemista Hubble-avaruusteleskoopilla ja "katso ja katso, se toimi", Rivera-Thorsen sanoi. Sunburst-kaari on sijoitettu siten, että Hubble on helppo nähdä. Väliaikainen galaksiklusteri toimii kuin kosminen mikroskooppi ja taipuu ja suurentaa valoa Sunburst-kaarista - mikä muuten olisi liian heikko nähdä - jotta Hubble voi poimia sen kuvasarjassa. Tämän vaikutuksen, jota kutsutaan "painovoimaiseksi linssiksi", ennustettiin Einsteinin teoreettisessa suhteellisuusteoriassa ja se on erityisen vahva tässä tapauksessa, mikä johtaa 12 kopion kuvaan galaksista.
Jotkut näistä kuvista otettiin ionittomassa, näkyvän valon spektrissä ja toiset ionisoivassa valospektrissä. Ionisoivalolle "periaatteessa kaikki mitä voi nähdä on yksi pieni kohta ja muuten siinä ei ole mitään", hän sanoi. "Se oli mielestäni erittäin kaunis vahvistus hypoteesillemme - että tämä on kuin yksi reikä muuten täysin läpinäkymättömässä, kaasulla peitetyssä galaksissa."
Useiden tekijöiden piti olla rivissä, jotta tutkijat näkivät tämän vaikutuksen, ja niin "" Meillä on ollut uskomattoman onnea löytää tämä asia ", Rivera-Thorsen sanoi. Esimerkiksi Hubble-kuvat sattuivat vangitsemaan kaikki galaksin "mehukas bitit", mukaan lukien paikat, joista ionisoiva valo pääsi. Ei ole selvää miksi tai miten nämä kapeat kanavat muodostuivat.
Lisäksi uudemmissa galakseissa "emme oikeastaan näe paljon tästä ionisoivasta säteilystä karkaamassa, näemme vähän täällä ja siellä", hän lisäsi. "Joten jotain näiden galaktien fyysisistä ominaisuuksista on pitänyt muuttua melko dramaattisesti noin miljardin vuoden kuluttua Ison räjähdyksen jälkeen, kun maailmankaikkeus sai alkunsa uudestaan." Tulevassa työssä Rivera-Thorsen ja hänen tiiminsä haluavat selvittää, kuinka galaksit ovat muuttuneet Ison räjähdyksen jälkeen.
"Todisteet ionisoivan säteilyn karkaamisesta ovat pakottavia", sanoi Ukrainan päätähtitieteellisen observatorion tähtitieteilijä Juri Izotov, joka ei ollut osa tutkimusta. Heidän havaintonsa ovat tärkeitä ymmärtääkseen kuinka valoa vuotaa tähtiä muodostavista galakseista, ja heidän tulkinnalleen, että valo vuotaa galaksin reikien läpi, "näyttää kohtuulliselta", Izotov kertoi Live Science: lle.
San Diegon Kalifornian yliopiston fysiikan professori Brian Keating, joka ei ollut mukana työssä, on samaa mieltä. "Lähteet, jotka tuottivat maailmankaikkeuden ensimmäiset ionisoivat fotonit, ovat kauan varjolla salaisuudessa", Keating kertoi Live Science: lle. "Heidän työnsä tuottaa lupaavia uusia näkemyksiä käsittämättömistä esineistä, joiden ajatellaan olevan uudelleenjakajakauden pääasiallisia ajureita."
Tulokset julkaistiin Science-lehdessä 7. marraskuuta.
