Ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της κοσμολογίας φαίνεται πως αρχίζει να λύνεται, χάρη σε μια αναπάντεχη διαστημική ανακάλυψη.
Τα πιο ισχυρά τηλεσκόπια της ανθρωπότητας ενώθηκαν για να κοιτάξουν δισεκατομμύρια χρόνια πίσω στο χρόνο, καταγράφοντας ένα φαινόμενο που οι επιστήμονες θεωρούσαν μέχρι σήμερα “αδύνατο” να εντοπιστεί.
Τα νέα δεδομένα έρχονται να αλλάξουν ριζικά όσα γνωρίζαμε για τα πρώτα στάδια της δημιουργίας του σύμπαντος. Οι ερευνητές αναφέρουν ότι η εκπληκτική ανακάλυψη του μακρινού γαλαξία MXDFz4.4 θα μπορούσε να βοηθήσει στην ερμηνεία του τρόπου με τον οποίο το σύμπαν μεταβλήθηκε από αδιαφανές σε διαφανές πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.
Αστρονόμοι εντόπισαν έναν αρχαίο γαλαξία να λάμπει μέσα από την κοσμική ομίχλη του πρώιμου σύμπαντος, αποκαλύπτοντας μια λεπτομερή εικόνα που μέχρι πρότινος θεωρούνταν αδύνατο να καταγραφεί.
Χρησιμοποιώντας το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble της NASA, σε συνδυασμό με δεδομένα από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb (JWST) και το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (VLT) του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου, οι ερευνητές ανίχνευσαν «ιονίζοντα» υπεριώδη φωτόνια —δηλαδή ενεργειακό φως ικανό να αποσπά ηλεκτρόνια από άτομα υδρογόνου— να προέρχονται από τον γαλαξία, ο οποίος ονομάζεται MXDFz4.4.
Πρόκειται για την παλαιότερη καταγραφή αυτού του είδους που έχει γίνει ποτέ, καθώς το φως αυτό φτάνει σε εμάς μόλις 250 εκατομμύρια χρόνια μετά το τέλος μιας σημαντικής κοσμικής μετάβασης, γνωστής ως Εποχή του Επανιονισμού, όπως εξήγησαν οι ερευνητές σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 23 Ιουνίου στο επιστημονικό περιοδικό The Astrophysical Journal.
Για εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang), ο χώρος ανάμεσα στους γαλαξίες ήταν γεμάτος από μια ομίχλη ουδέτερου αερίου υδρογόνου, η οποία μπλόκαρε αυτού του είδους το φως.
Με την πάροδο του χρόνου, η ακτινοβολία από τα πρώτα αστέρια και τους γαλαξίες ιονίστηκε αυτό το αέριο, διαλύοντας την ομίχλη και επιτρέποντας στο φως να ταξιδέψει ελεύθερα σε ολόκληρο το σύμπαν — μια διαδικασία που οι αστρονόμοι προσπαθούν ακόμη να κατανοήσουν πλήρως.
Το φως που νίκησε το μεσογαλαξιακό σκοτάδι
“Αυτό θεωρούνταν αδύνατο”, δήλωσε στο Live Science ο Ηλίας Γκουβέρτς (Ilias Goovaerts), μεταδιδακτορικός υπότροφος στο Επιστημονικό Ινστιτούτο Διαστημικού Τηλεσκοπίου (STScI) στη Βαλτιμόρη και πρώτος συγγραφέας της νέας μελέτης. «Αυτό που είναι πραγματικά ιδιαίτερο με αυτόν τον γαλαξία είναι ότι το φως του καταφέρνει να διαπεράσει ένα τόσο μεγάλο μέρος του μεσογαλαξιακού μέσου (του ιονισμένου πλάσματος μεταξύ των γαλαξιών)”».
Είναι ο πιο μακρινός, επομένως έχει να διανύσει τη μεγαλύτερη ποσότητα μεσογαλαξιακού μέσου. Αυτό που καθιστά τον MXDFz4.4 ασυνήθιστο είναι ο συνδυασμός του μεγέθους του και του ρυθμού δημιουργίας νέων αστέρων.
Ο γαλαξίας είναι περίπου 100 φορές μικρότερος σε έκταση από τον δικό μας Γαλαξία (Milky Way), αλλά σχηματίζει άστρα περίπου 10 φορές ταχύτερα, συγκεντρώνοντας έναν τεράστιο αριθμό νεαρών άστρων μεγάλης μάζας σε έναν συμπαγή χώρο.
Σύμφωνα με τον Γκουβέρτς, αυτό το φαινόμενο του συνωστισμού βοηθά τον γαλαξία να “τρυπήσει” και να ανοίξει καθαρά κανάλια μέσα από το αέριο που τον περιβάλλει, επιτρέποντας στο ιονίζον φως να δραπετεύσει τόσο από τον ίδιο τον γαλαξία όσο και, τελικά, από τον σκοτεινό χώρο ανάμεσα στους γαλαξίες.
Η ομάδα εκτιμά ότι διαφεύγει από τον γαλαξία ένα ποσοστό μεταξύ του μισού και του συνόλου του ιονίζοντος φωτός του.
Τυχαία ανακάλυψη
Η ανακάλυψη, η οποία έγινε τον Οκτώβριο, προέκυψε μάλλον τυχαία. Καθώς προετοίμαζε μια άσχετη πρόταση χρηματοδότησης μόλις λίγες ημέρες πριν από μια σημαντική προθεσμία, ο Γκουβέρτς εξέτασε μια ήδη υπάρχουσα, βαθιά εικόνα του Hubble για να ελέγξει αν κάποιος είχε αναζητήσει αυτού του είδους το σήμα εκεί στο παρελθόν.
Μέσα σε ένα δίωρο, εντόπισε ένα πολλά υποσχόμενο σήμα. «Ήταν πάρα πολύ γρήγορο, από τη στιγμή που είχαμε την ιδέα μέχρι τη στιγμή που είπα, εντάξει, υπάρχει κάτι εδώ και αυτό είναι συναρπαστικό», δήλωσε ο Γκουβέρτς. «Ήμασταν ενθουσιασμένοι από την πρώτη μέρα, αλλά μετά χρειάστηκαν μήνες για να ωριμάσει η έρευνα και να εξαγάγουμε όλες τις ιδιότητες του γαλαξία».
Το εύρημα βασίστηκε σε ένα εξαιρετικά πλούσιο σύνολο παρατηρήσεων: Μια εξαιρετικά βαθιά εικόνα του Hubble που προέκυψε από 40 ώρες παρατηρήσεων, απεικονίσεις του JWST σε πολλά μήκη κύματος, οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών των άστρων του γαλαξία και της ιστορίας σχηματισμού τους, καθώς και ένα από τα βαθύτερα φάσματα που έχουν ληφθεί ποτέ από ένα μόνο τμήμα του ουρανού, το οποίο συγκεντρώθηκε κατά τη διάρκεια περίπου έξι ημερών παρατήρησης με το όργανο Multi-Unit Spectroscopic Explorer του VLT.
Αυτό το φάσμα επιβεβαίωσε την απόσταση του γαλαξία μέσω της γραμμής εκπομπής Λάιμαν-άλφα (Lyman-alpha) – η οποία λειτουργεί ως “αποτύπωμα υδρογόνου“, δηλαδή μια λάμψη που εκπέμπεται από διεγερμένο αέριο υδρογόνο και την οποία οι αστρονόμοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν για να μετρήσουν την κοσμική απόσταση και τον χρόνο.
Κανένας άλλος γαλαξίας από αυτή την πρώιμη περίοδο δεν είχε δείξει στο παρελθόν ανιχνεύσιμο ιονίζον φως, καθιστώντας τον MXDFz4.4 μοναδικό στο είδος του μέχρι στιγμής, σημείωσε στην ανακοίνωση ο συνσυγγραφέας της μελέτης Μαρκ Ραφέλσκι (Marc Rafelski), αναπληρωτής επικεφαλής αποστολής για το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble στο STScI.
Οι ερευνητές αναφέρουν ότι εκρήξεις έντονου σχηματισμού άστρων, όπως αυτή που παρατηρείται στον γαλαξία MXDFz4.4, ενδέχεται να έπαιξαν σημαντικό ρόλο στη διάλυση της ομίχλης υδρογόνου του πρώιμου σύμπαντος και ότι περισσότεροι παρόμοιοι γαλαξίες πιθανότατα περιμένουν ακόμη να ανακαλυφθούν.
