Gandrīz laika sākumā Visumu apņēma tumsa. Pēc tam agrīnās galaktikas ražoja spožas, karstas zvaigznes, kas caur maziem kanāliem noplūda spoži gaismas starpgalaktisko telpu, pārvēršot Visumu caurspīdīgu.
Tas ir secinājums no krāšņiem jaunajiem "spoguļattēliem", kas uzņemti no tālas galaktikas, kas pazīstama kā Sunburst Arka. Kad Visums bija tikai bērns, to veidoja karstas, bet ātri dzesējošas daļiņas. Tiklīdz Visums bija pietiekami atdzisis, protoni un elektroni apvienojās, veidojot neitrālu ūdeņradi, kas aptvēra Visumu tumsā, padarot to nemanāmu elektromagnētiskajā spektrā, liecina MIT siena kaudzes observatorija. Šajā periodā, kas pazīstams kā tumšais laikmets, jebkurš izstarotais starojums tika absorbēts ar ūdeņraža gāzi.
Pēc tam, apmēram miljardu gadu pēc lielā sprādziena, "Reionizācijas laikmeta" laikā, masīvs enerģijas satricinājums jonizēja gāzi, izsitot elektronus pie ūdeņraža atomiem un veidojot plazmu. Šī jonizācija notika, pateicoties enerģētiskajam ultravioletajam apgaismojumam, "kurš, visticamāk, nāca no ļoti jaunām, ļoti spilgtām, ļoti karstām un arī ļoti īslaicīgām zvaigznēm pirmajās galaktikās", sacīja svina autors Tjērs Emīls Rivera-Thorsens, universitātes pēcdoktorants. no Oslo Norvēģijā. Bet nav skaidrs, kā tieši notika šis jonizācijas notikums.
Lai to izdomātu, pētnieki pievērsās galaktikai ar nosaukumu “Sunburst Arc”, kas atrodas apmēram 11 miljardu gaismas gadu attālumā (lai gan ir grūti precīzi zināt, cik tālu tas atrodas paplašinošajā Visumā.) Sunburst Arka nav gluži gluži pietiekami vecs, lai būtu viena no agrīnajām galaktikām, kas reionizēja Visumu, bet tā ir pietiekami veca, lai varētu kaut ko iemācīt pētniekiem par procesu, sacīja Rivera-Thorsena.
Iepriekšējā pētījumā Rivera-Thorsen un viņa komanda apskatīja gaismas signālus, kas nāk no Sunburst loka. Daži ieteikumi liecināja, ka jonizējošā gaisma izkļūst no šīm agrīnajām galaktikām caur dažiem šauriem kanāliem vai caurumiem citādi necaurspīdīgā apvalkā, kas pārklāj galaktiku. "Bet mēs nevaram teikt, ka mēs to esam atraduši, kamēr mēs to faktiski neesam novērojuši tieši," Rivera-Thorsen stāstīja Live Science.
Tātad pētnieki ierosināja atklāt šos caurumus, izmantojot Habla kosmisko teleskopu, un "lūk, lūk, tas darbojās", sacīja Rivera-Thorsena. Sunburst Arka ir novietota tā, lai Hablu būtu viegli redzēt. Galaktiku kopums, kas iejaucas, darbojas kā kosmiskais mikroskops un saliec un palielina gaismu no Sunburst loka - kas citādi būtu pārāk vājš, lai to redzētu -, lai Habls to varētu uzņemt attēlu sērijā. Šo efektu, ko sauc par "gravitācijas objektīvu", paredzēja Einšteina vispārējās relativitātes teorija, un šajā gadījumā tas ir īpaši spēcīgs, novedot pie 12 galaktikas dublētiem attēliem.
Daži no šiem attēliem tika uzņemti nejonizējošā redzamās gaismas spektrā, bet citi - jonizējošās gaismas spektrā. Jonizējošajai gaismai "būtībā viss, ko jūs varat redzēt, ir viens mazs punkts, un pretējā gadījumā tur nekas nav", viņš teica. "Tas, manuprāt, bija ļoti skaists mūsu hipotēzes apstiprinājums - ka tas ir kā viens caurums citādi pilnīgi necaurspīdīgā, ar gāzi pārklātā galaktikā."
Vairāki faktori bija jāsakārto, lai pētnieki redzētu šo efektu, un tā, "mums ir bijis neticami laimīgs, lai atrastu šo lietu", sacīja Rivera-Thorsen. Piemēram, Habla attēlos tika notverti visi galaktikas “sulīgie biti”, ieskaitot vietas, kur izplūda jonizējošā gaisma. Nav skaidrs, kāpēc un kā šie šaurie kanāli izveidojās.
Turklāt modernākās galaktikās "mēs patiešām neredzam daudz no šī jonizējošā starojuma izkļūstam, mēs redzam mazliet šeit un tur", viņš piebilda. "Tātad kaut kam par šo galaktiku fiziskajām īpašībām ir jābūt diezgan dramatiski mainītām laika posmā aptuveni 1 miljards gadu pēc Lielā sprādziena, kad Visums tika reionizēts." Turpmākajā darbā Rivera-Thorsen un viņa komanda vēlas noskaidrot, kā galaktikas ir mainījušās kopš Lielā sprādziena laika.
"Pierādījumi par jonizējošā starojuma izkļūšanu ir pārliecinoši," sacīja Jurijs Izotovs, Ukrainas Galvenās astronomiskās observatorijas astronoms, kurš nebija pētījuma dalībnieks. Viņu atradumi ir svarīgi, lai saprastu, kā gaisma noplūst no zvaigznēm veidojošām galaktikām, un lai viņu interpretācija, ka gaisma noplūst caur galaktikas caurumiem, "šķiet saprātīga", Izotovs stāstīja Live Science.
Braians Keatings, fizikas profesors Kalifornijas Universitātē Sandjego, kurš nebija iesaistīts darbā, tam piekrīt. "Avoti, kas ģenerēja Visuma pirmos jonizējošos fotonus, jau sen ir apslēpti noslēpumā," Keating stāstīja Live Science. "Viņu darbs dod daudzsološu ieskatu neapskaužamos objektos, kas, domājams, ir galvenie atjaunošanās laikmeta virzītāji."
Rezultāti tika publicēti 7. novembrī žurnālā Science.
