Σχεδόν στην αρχή του χρόνου, το σύμπαν περιπλέκετο στο σκοτάδι. Έπειτα, οι πρώιμοι γαλαξίες παρήγαγαν φωτεινά, ζεστά αστέρια που διέρρευσαν λαμπρό διαγαλαξιακό διάστημα μέσα από μικρά κανάλια, μετατρέποντας το σύμπαν διαφανές.
Αυτό είναι το συμπέρασμα από τις πανέμορφες νέες "καθρέφτες" εικόνες που τραβήχτηκαν από έναν μακρινό γαλαξία, γνωστό ως το τόξο της ηλιοθεραπείας. Όταν το σύμπαν ήταν απλώς ένα μωρό, ήταν φτιαγμένο από ζεστά, αλλά γρήγορα δροσερά σωματίδια. Όταν το σύμπαν κρυώσει αρκετά, τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια συνδυάζονται για να σχηματίσουν ουδέτερο υδρογόνο, το οποίο κάλυψε το σύμπαν στο σκοτάδι, καθιστώντας το μη παρατηρούμενο στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, σύμφωνα με το Παρατηρητήριο Haystack του MIT. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, γνωστή ως η σκοτεινή ηλικία, κάθε εκπεμπόμενη ακτινοβολία απορροφήθηκε από το αέριο υδρογόνο.
Έπειτα, περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, κατά τη διάρκεια της "Εποχής της Ανασύνθεσης", μια μαζική jolt ενέργειας ιοντίζει το αέριο, χτυπά ηλεκτρόνια από τα άτομα υδρογόνου και δημιουργεί πλάσμα. Ο ιονισμός αυτός συνέβη χάρη στο ενεργητικό υπεριώδες φως που "κατά πάσα πιθανότητα προήλθε από πολύ νεαρά, πολύ φωτεινά, πολύ ζεστά και πολύ βραχύβια αστέρια στους πρώτους γαλαξίες", δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Thøger Emil Rivera-Thorsen, μεταδιδακτορικός στο Πανεπιστήμιο του Όσλο στη Νορβηγία. Αλλά δεν είναι σαφές πώς συνέβη ακριβώς αυτό το γεγονός ιονισμού.
Για να το καταλάβουμε, οι ερευνητές στράφηκαν σε έναν γαλαξία που ονομάζεται "Sunburst Arc" που κάθεται περίπου 11 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά (αν και είναι δύσκολο να γνωρίζουμε ακριβώς πόσο μακριά βρίσκεται σε ένα αναπτυσσόμενο σύμπαν.) Το Sunburst Arc δεν είναι αρκετά αρκετά παλιά για να είναι ένας από τους πρώιμους γαλαξίες που αναδιοργάνωσαν το σύμπαν, αλλά είναι αρκετά μεγάλος για να μπορεί να διδάξει στους ερευνητές κάτι για τη διαδικασία, δήλωσε ο Rivera-Thorsen.
Σε μια προηγούμενη μελέτη, ο Rivera-Thorsen και η ομάδα του κοίταξαν φωτεινά σήματα που προέρχονταν από το Sunburst Arc. Μερικές συμβουλές υποδηλώνουν ότι το ιονίζον φως διαφεύγει από αυτούς τους πρώιμους γαλαξίες μέσω μερικών στενών διαύλων ή τρύπες σε ένα κατά τα άλλα αδιαφανές κάλυμμα που καλύπτει τον γαλαξία. "Αλλά δεν μπορούμε να πούμε ότι το βρήκαμε μέχρι να το παρατηρήσουμε άμεσα", δήλωσε η Rivera-Thorsen στο Live Science.
Έτσι, οι ερευνητές πρότειναν να ανιχνεύσουν αυτές τις τρύπες χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble και «βγαίνει και δουλεύει», δήλωσε ο Rivera-Thorsen. Το Sunburst Arc τοποθετείται κατά τρόπο που το καθιστά εύκολο για το Hubble. Μια παρεμβαλλόμενη συστάδα γαλαξιών λειτουργεί σαν ένα κοσμικό μικροσκόπιο και στρέφει και μεγεθύνει το φως από το Sunburst Arc - το οποίο διαφορετικά θα ήταν πολύ αμυδρός για να το δει - έτσι ώστε το Hubble να το πάρει σε μια σειρά εικόνων. Αυτό το φαινόμενο, που ονομάζεται "βαρυτικός φακός", προβλεπόταν από τη θεωρία γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν και είναι ιδιαίτερα έντονος σε αυτή την περίπτωση, οδηγώντας σε 12 διπλές εικόνες του γαλαξία.
Ορισμένες από αυτές τις εικόνες λήφθηκαν στο μη-ιονίζον φάσμα ορατού φωτός και άλλες λήφθηκαν στο φάσμα ιονίζοντος φωτός. Για το ιονιστικό φως, "όλα όσα μπορείτε να δείτε είναι ένα μικρό σημείο και αλλιώς δεν υπάρχει τίποτα", είπε. "Αυτό, νομίζω, ήταν μια πολύ όμορφη επιβεβαίωση της υπόθεσής μας - ότι αυτό είναι σαν μια τρύπα σε έναν άλλο εντελώς μη διαφανή, γεμάτο αερίου γαλαξία".
Αρκετοί παράγοντες έπρεπε να προστεθούν στους ερευνητές για να δουν αυτό το αποτέλεσμα και έτσι «είμαστε εξαιρετικά τυχεροί να βρούμε αυτό το πράγμα», δήλωσε ο Rivera-Thorsen. Για παράδειγμα, οι εικόνες του Hubble συνέβησαν να συλλάβουν όλα τα "ζουμερά κομμάτια" του γαλαξία, συμπεριλαμβανομένων των τόπων όπου το ιονίζον φως διέφυγε. Δεν είναι ξεκάθαρο γιατί ή πώς σχηματίστηκαν αυτά τα στενά κανάλια στην πρώτη θέση.
Επιπλέον, στους πιο σύγχρονους γαλαξίες, "δεν βλέπουμε πραγματικά πολλά από αυτή την ιοντίζουσα ακτινοβολία να διαφεύγουν, βλέπουμε λίγο εδώ και εκεί", πρόσθεσε. "Έτσι, κάτι σχετικά με τις φυσικές ιδιότητες αυτών των γαλαξιών πρέπει να έχει αλλάξει αρκετά δραματικά μεταξύ του χρόνου περίπου 1 δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη όταν το σύμπαν αναδιοργανώθηκε". Στο μέλλον, ο Rivera-Thorsen και η ομάδα του θέλουν να καταλάβουν πώς έχουν αλλάξει οι γαλαξίες από την εποχή του Big Bang.
"Τα αποδεικτικά στοιχεία για τη διαφυγή της ιονίζουσας ακτινοβολίας είναι επιτακτικά", δήλωσε ο Γιούρι Ισοτόφ, αστρονόμος με το Κεντρικό Αστρονομικό Παρατηρητήριο στην Ουκρανία, ο οποίος δεν ήταν μέρος της μελέτης. Τα ευρήματά τους είναι σημαντικά για την κατανόηση του πώς διαρρέουν τα φώτα από τους γαλαξίες που σχηματίζουν αστέρια και η ερμηνεία τους ότι το φως διαπερνά τις τρύπες στον γαλαξία "φαίνεται λογικό", δήλωσε ο Ιζότοφ στην Live Science.
Ο Brian Keating, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Σαν Ντιέγκο, ο οποίος δεν συμμετείχε στην εργασία, συμφωνεί. "Οι πηγές που δημιούργησαν τα πρώτα ιονιστικά φωτόνια του σύμπαντος έχουν περιβληθεί εδώ και καιρό στο μυστήριο", δήλωσε ο Keating στην Live Science. "Η δουλειά τους αποδίδει πολλά υποσχόμενα νέα στοιχεία για τα ανυπόφορα αντικείμενα που θεωρούνται οι πρωταρχικοί οδηγοί της Εποχής της Ρεονιόνωσης".
Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στις 7 Νοεμβρίου στο περιοδικό Science.
