Analiza podataka JWST i Hubbla ukazuje da su male patuljaste galaksije bile ključni izvor fotona koji su reionizovali rani Univerzum. Posmatranja jata Abell 2744 uz gravitaciono sočivo omogućila su detekciju ovih brojnih i neočekivano svetlih sistema. Tim pod vođstvom Hakima Ateka procenio je odnos brojnosti od oko 100:1 u korist patuljastih galaksija i zbirno jonizujuće zračenje koje je ~4× veće nego ranije pretpostavke. Potrebna su dalja posmatranja kako bi se potvrdila univerzalnost nalaza.
Patuljaste galaksije „upalile su svetla“ kosmičkog svitanja, pokazuje JWST
The field of view for Abell 2744. (NASA, ESA, CSA, I. Labbe/Swinburne University of Technology, R. Bezanson/University of Pittsburgh, A. Pagan/STScI)
Naučnici su sve bliži odgovoru na jedno od najvećih pitanja o ranim fazama Univerzuma: šta je prvi put osvetlilo kosmičko svitanje. Nova analiza podataka sa teleskopa Hubble i James Webb sugeriše da su glavni izvor slobodnih fotona bile veoma brojne, ali izuzetno efikasne patuljaste galaksije koje su razbile maglu neutralnog vodonika u međugalaktičkom prostoru. Rad povezan s ovim nalazima objavljen je u februaru 2024. godine u časopisu Nature.
YouTube Thumbnail
Šta su otkrili istraživači?
Međunarodni tim predvođen Hakimom Atekom (Institut d'Astrophysique de Paris) iskoristio je posmatranja jata Abell 2744. Zbog snažnog gravitacionog sočiva koje ovo jato pravi, udaljene, male galaksije iz doba kosmičkog svitanja su uvećane i postale detektabilne. Kombinovanjem slika Hubbla i spektralnih podataka JWST‑a, istraživači su mogli da karakterišu svetlost ovih patuljastih sistema.
Subscribe to ScienceAlert's free fact-checked newsletter
Zašto su patuljaste galaksije važne?
Analiza pokazuje da su patuljaste galaksije u ranoj epozi bile daleko brojnije nego što se očekivalo — u odnosu približno 100:1 u odnosu na velike galaksije — i da njihov zbirni izlaz ionizujućih fotona može biti oko četiri puta veći od ranijih procena zasnovanih samo na većim galaksijama. To znači da su male galaksije kolektivno mogle da obezbede dovoljno energetskog zračenja da ponovo jonizuju neutralni vodonik i „upalе svetla“ u svemiru.
A JWST deep-field image showing some of the sources the researchers identified as drivers of reionization. (Hakim Atek/Sorbonne University/JWST)
„Otkriće otkriva ključnu ulogu ultra‑slabih galaksija u evoluciji ranog Univerzuma“, izjavila je Iryna Chemerynska (Institut d'Astrophysique de Paris). „Uprkos maloj veličini, njihova brojnost i efikasnost u proizvodnji jonizujućih fotona mogla je kolektivno da transformiše stanje čitavog Univerzuma.“
Kontekst: recombinacija i reionizacija
U prvim minutima nakon Velikog praska prostor je bio ispunjen vrućom, jonizovanom plazmom kroz koju svetlost nije mogla da putuje. Kako se Univerzum hladio, protoni i elektroni su se vezali i formirali neutralni vodonik — period poznat kao recombinacija — što je stvorilo relativno „prozirniji“ svemir, ali tek su svetleći objekti mogli ponovo da ga zasene. Kasnije, zračenje iz prvih zvezda i galaksija ponovo je jonizovalo gas u procesu koji nazivamo reionizacija. Prema današnjim procenama, reionizacija je bila završena otprilike milijardu godina nakon Velikog praska.
The field of view for Abell 2744. An estimated 50,000 sources of near-infrared light are represented in this image. (NASA, ESA, CSA, I. Labbe/Swinburne University of Technology, R. Bezanson/University of Pittsburgh, A. Pagan/STScI)
Ograničenja i naredni koraci
Iako su ovi rezultati najjači dokaz dosad da su patuljaste galaksije mogle pokrenuti reionizaciju, istraživanje se oslanja na jedan region neba (sočivo Abell 2744). Potrebna su dodatna posmatranja drugih gravitacionih sočiva i dubokih polja da bi se proverilo da li su dobijeni obrasci univerzalni ili lokalni izuzetak.
Tim planira proširenje uzorka posmatranjem više sočiva i polja kako bi se kvantifikovala uloga malih galaksija u različitim delovima neba i tokom vremena. Kako Themiya Nanayakkara (Swinburne University of Technology) napominje, JWST nas vodi u „neistraženu teritoriju“ i otvara nova pitanja o nastanku i ranoj evoluciji galaksija.
Zaključak: Poslednja posmatranja podupiru ideju da su patuljaste galaksije — brojne i efikasne u proizvodnji jonizujućih fotona — bile ključni akteri procesa koji je „upalio“ svetla u ranom Univerzumu. Ipak, konačan odgovor zahteva širi uzorak i dodatne analize.
Rad je objavljen u časopisu Nature. Verzija članka prvobitno je izašla u martu 2024.
Pomozite nam da budemo bolji.
