Astronomii au aflat, în sfârșit, cum s-au aprins „luminițele” la începutul Universului

S-ar putea ca, în sfârșit, să știm ce a „aprins primele lumini ale Universului” la începutul timpului cosmic.

Potrivit datelor provenite de la telescopul Hubble și telescopul spațial James Webb (JWST), primii fotoni liberi din zorii Universului provin de la mici galaxii pitice care au început să strălucească intens, risipind ceața de hidrogen opac ce umplea spațiul intergalactic.

• Ce se întâmplă cu creierul atunci când lucrezi în echipă?
• Locul în care trăiești influențează ce greutate ai, arată un nou studiu

„Această descoperire dezvăluie rolul crucial jucat de galaxiile ultra-slab luminoase în evoluția timpurie a Universului”, spune astrofiziciana Iryna Chemerynska, de la Institut d’Astrophysique de Paris. „Ele produc fotoni ionizanți care transformă hidrogenul neutru în plasmă ionizată în timpul reionizării cosmice. Acest lucru arată cât de important este să înțelegem galaxiile cu masă mică pentru a reconstrui istoria Universului.”

La începutul Universului, la doar câteva minute după Big Bang, spațiul era umplut de o ceață densă și fierbinte de plasmă ionizată.

Puțina lumină existentă nu putea pătrunde prin acest nor, pentru că fotonii se loveau constant de electronii liberi – Universul era practic cufundat în întuneric. După aproximativ 300.000 de ani, Universul s-a răcit suficient încât protonii și electronii să se combine, formând hidrogen neutru (și puțin heliu).

Cea mai solidă dovadă a forței din spatele reionizării cosmice

Deși lumina putea acum traversa acest mediu neutru, nu existau încă surse de lumină. Din acest gaz de hidrogen și heliu s-au născut însă primele stele. Aceste stele timpurii au emis radiație suficient de puternică pentru a smulge electronii din atomi și a reioniza gazul. Până atunci, însă, Universul se extinsese mult, gazul devenise difuz, iar lumina a putut străluci liber.

După circa un miliard de ani de la Big Bang – la sfârșitul epocii numite „zorii cosmici”– Universul era complet reionizat. Pe scurt: lumina s-a aprins.

Până acum, nu știam exact ce a produs acea lumină. Din cauza distanței uriașe și a obscurității acelei perioade, era greu de observat direct. Oamenii de știință au presupus că sursele principale ar fi fost găuri negre masive sau galaxii uriașe pline de stele noi, care emit multă lumină ultravioletă, scrie ScienceAlert.

Mici centrale cosmice

Dar JWST, proiectat special pentru a „privii” în zorii cosmici, a schimbat complet povestea: se pare că galaxiile pitice – mici, numeroase și surprinzător de strălucitoare – au fost adevărații vinovați.

O echipă internațională condusă de astrofizicianul Hakim Atek (Institut d’Astrophysique de Paris) a analizat datele JWST despre roiul galactic Abell 2744, folosind și observații Hubble. Abell 2744 este atât de dens încât spațiu-timpul se curbează în jurul său, formând o lentilă gravitațională care mărește lumina provenită de la obiecte foarte îndepărtate. Astfel, cercetătorii au putut observa galaxii pitice minuscule, aflate aproape de zorii cosmici.

Spectrele obținute cu JWST au arătat că aceste galaxii nu doar că erau cele mai numeroase din Universul timpuriu, dar și mult mai luminoase decât se credea.

O influență asupra întregului Univers

„Aceste mici centrale cosmice emit energie mai mult decât suficientă pentru a aprinde Universul”, afirmă Atek. „Deși sunt minuscule, galaxiile cu masă redusă produc radiație extrem de puternică, iar abundența lor în acea epocă este atât de mare încât influența lor colectivă poate transforma starea întregului Univers.”

Aceasta este cea mai solidă dovadă de până acum a forței din spatele reionizării cosmice, dar munca abia începe. Cercetătorii au studiat o mică porțiune decer și trebuie să verifice dacă acest eșantion nu este o excepție, ci reflectă populația reală de galaxii din zorii cosmici.

Ei intenționează să analizeze și alte regiuni de cer cu lentile gravitaționale pentru a obține o imagine mai completă.

Studiul a fost publicat în revista Nature.

Vă mai recomandăm să citiți și:

Forțele fundamentale ale Universului devin din ce în ce mai slabe, sugerează un nou studiu

Primele stele au apărut într-un Univers „preîncălzit”, arată un studiu surprinzător

Cercetătorii ar fi detectat o gaură de vierme dintr-un univers paralel

Pot găurile negre să ne transporte către alte locuri din Univers?