Egy ősi fény áttörése – Feltárult a világegyetem sötét korszakának vége
A csillagászok mérföldkőnek számító jeleket észleltek a világegyetem korai időszakából: olyan események lenyomatát, amikor a legelső csillagokat körülvevő sűrű köd oszladozni kezdett, ezzel véget vetve a kozmikus sötét korszaknak.
A világegyetem ezen kritikus átmenetének pontos ideje és természete eddig rejtély maradt. A James Webb űrtávcső legújabb felvételei azonban egy olyan galaxist mutatnak, amely mindössze 330 millió évvel az ősrobbanás után keletkezett, és úgy tűnik, sikerült áttörnie a környezetét borító ködön.
„Úgy képzelhetjük el a korai világegyetemet, mintha sűrű köd borítaná, amely még a legerősebb világítótornyokat is elfedi – ehhez képest most látjuk, ahogy ennek a galaxisnak a fénye áthatol ezen a fátylon” – mondta Dr. Kevin Hainline, az Arizonai Egyetem csillagásza, a felfedezés egyik társszerzője.
Egy kozmikus áttörés nyomában
A megfigyelés jelentőségét az adja, hogy egy igen korai időbélyeget helyez el azon a történelmi fordulóponton, amikor a világegyetem „áttetszővé” vált: vagyis a nagy energiájú csillagfény először utazhatott szabadon a térben.
„Ez a világegyetem egyik kulcspillanata” – nyilatkozta Roberto Maiolino, a Cambridge-i Egyetem asztrofizikusa és a kutatócsoport tagja.
Az ősrobbanás után a világegyetemet semleges hidrogéngáz töltötte ki, amely szinte minden ultraibolya fényt elnyelt, amit az első csillagok kibocsátottak (a látható fény viszont képes volt kiszökni). Ahogy a legkorábbi galaxisok növekedtek és egyre nagyobb energiát sugároztak, elkezdték „kiégetni” ezt a ködöt saját környezetükben, a hidrogénatomokat szabad protonokra és elektronokra bontva – ezek pedig már nem tudták olyan hatékonyan elnyelni a fényt.
A nagy energiájú csillagfény így először kisebb, plazmából álló buborékokon keresztül terjedt szabadon – ezek a legnagyobb galaxisokat övezték –, majd idővel, ahogy ezek a buborékok egyesültek és növekedtek, az egész kozmoszra kiterjedt az átlátszóság. A csillagászok egyetértenek abban, hogy ez az úgynevezett reionizáció korszaka nagyjából 1 milliárd évvel az ősrobbanás után zárult le.
Egy galaxis, amely áttörte a ködöt
A legújabb megfigyelések alapján egyértelmű ultraibolya fényt észleltek a GS-z13-1 nevű galaxisból. Ez arra utal, hogy a galaxis legalább 650 000 fényév átmérőjű plazmabuborékkal volt körülvéve – becslik a csillagászok. Ezen túl a sugárzás már vöröseltolódással a látható fény tartományába esett volna, amelyet a hidrogéngáz kevésbé nyel el.
„A GS-z13-1-et akkor látjuk, amikor a világegyetem mindössze 330 millió éves volt, mégis olyan egyértelmű jelet bocsát ki, amit csak akkor észlelhetünk, ha a környező köd már teljesen oszlott” – mondta Maiolino. „Ez az eredmény teljesen váratlan volt a korai galaxisok kialakulásáról szóló elméletek szerint, és meglepte a csillagászokat.”
Egy különös csillagnemzedék nyomában
A jel ereje arra utal, hogy a korai galaxisban valószínűleg gigantikus csillagok voltak – akár háromszázszor akkora tömegűek, mint a Nap, és tizenötször forróbbak. „Olyan erőteljes jelet látunk, hogy az eredeti sugárzásnak óriási intenzitásúnak kellett lennie” – mondta Joris Witstok, a Koppenhágai Egyetem kutatója és a tanulmány első szerzője.
„A galaxis körül észlelt ionizált hidrogénbuborékot valószínűleg egy különleges csillagpopuláció hozta létre – sokkal nagyobb, forróbb és fényesebb csillagok, mint amilyenek későbbi korszakokban keletkeztek, és talán a világegyetem legelső csillagait képviselik.”
Dr. Emma Chapman, a Nottinghami Egyetem asztrofizikusa, aki nem vett részt a kutatásban, így nyilatkozott:
„Ez a James Webb űrtávcsővel végzett megfigyelés egyetlen, halvány galaxisról, amely a reionizáció korszakában élte meg fénykorát, döntő pillanat a kutatásban – olyan, mintha egy régi csatatéren megtalálnánk az első eltemetett nyílhegyet. Még sok hasonló megfigyelésre lesz szükség, hogy megértsük, hogyan zajlott a világegyetem újraionizálásáért folytatott küzdelem, de most már tudjuk, hogy jó helyen ásunk, a megfelelő időben.”
A kutatás eredményeit a Nature tudományos folyóiratban publikálták.
