Svitanje svemira: Otkrivena tajna rane kozmičke reionizacije

Konačno je razotkrivena misterija koja je tištala znanstvenike – što je osvijetlilo tamu ranog svemira? Prema podacima svemirskog teleskopa Hubble i James Webb, ključnu ulogu u ranoj kozmičkoj reionizaciji odigrale su male patuljaste galaksije.

U ranoj fazi svemira, nakon Velikog praska, prostor je bio ispunjen vrućim, gustim maglom ionizirane plazme. Svjetlost koja je tada postojala nije mogla probiti kroz ovu maglu; fotoni su se jednostavno raspršili na slobodnim elektronima, čineći svemir tamnim.

Nakon oko 300.000 godina, svemir se ohladio, a protoni i elektroni su se počeli spajati u neutralni vodik (i malo helija). Većina valnih duljina svjetlosti mogla je prodrijeti kroz ovu neutralnu sredinu, ali nije bilo mnogo izvora svjetlosti koji bi je proizvodili.

Iz tog vodika i helija rodile su se prve zvijezde. Njihovo zračenje bilo je dovoljno jako da odvoji elektrone od atomskih jezgri i reionizira plin. No, u tom trenutku svemir se već toliko proširio da je plin bio rijedak i nije mogao spriječiti širenje svjetlosti.

Do otprilike 1 milijardu godina nakon Velikog praska, na kraju perioda poznatog kao kozmičko svitanje, svemir je bio u potpunosti reioniziran.

Zbog velike količine magline u kozmičkom svitanju i zbog toga što je toliko tamno i udaljeno u vremenu i prostoru, znanstvenici su imali poteškoća u uočavanju onoga što se tamo nalazi. Pretpostavljalo se da su masivne zvijezde i kvazari bili odgovorni za reionizaciju, ali nova istraživanja pokazuju da su to bile male patuljaste galaksije.

Ove male galaksije, poznate kao ultra-slab galaksije, bile su iznimno aktivne u ranoj fazi svemira. Formirale su se u velikom broju i emitirale su ogromne količine ultravijoličastog zračenja. To je zračenje ioniziralo neutralni vodik u međuzvjezdanom prostoru, čineći svemir prozirnim za svjetlost.

“Ovo otkriće razotkriva ključnu ulogu koju su ultra-slab galaksije odigrale u evoluciji ranog svemira”, kaže astrofizičarka Iryna Chemerynska iz Instituta za astrofiziku u Parizu. “Proizvode ionizirajuće fotone koji neutralni vodik pretvaraju u ioniziranu plazmu tijekom kozmičke reionizacije. To naglašava važnost razumijevanja galaksija male mase u oblikovanju povijesti svemira.”

Istraživanje je provedeno korištenjem podataka teleskopa Hubble i James Webb. Hubble je promatrao daleke galaksije u vidljivom spektru, dok je James Webb promatrao iste galaksije u infracrvenom spektru. Kombiniranjem ovih podataka znanstvenici su dobili potpuniji uvid u proces kozmičke reionizacije.

Ovo otkriće ima značajne implikacije za naše razumijevanje ranog svemira. Pokazuje da su male patuljaste galaksije igrale mnogo važniju ulogu u evoluciji svemira nego što se prije mislilo. Također pomaže u rješavanju dugogodišnje misterije o tome što je osvijetlilo tamu ranog svemira.