Галактика от само 330 милиона години след Големия взрив е уловена да излъчва специфичен тип светлина, която обикновено се блокира от гъстата водородна мъгла на ранната вселена, което дава най-ранното пряко доказателство за рейонизация. Проучването предполага, че тази древна галактика е създала балон от йонизирано, прозрачно пространство около себе си, позволявайки на светлината й да избяга и да достигне до нас, нещо, което учените не са били сигурни, че е възможно в толкова ранен момент. Това откритие измества времевата линия на трансформацията на Вселената от непрозрачна в прозрачна по-назад, отколкото бе потвърдено преди, показвайки, че малки, ранни галактики може да са изиграли ключова роля в осветяването на космоса.
Във време, когато светлината не е можела лесно да пътува през космоса поради гъстата мъгла от неутрален водород, една галактика успява да издълбае свой собствен мехур от чисто пространство, което позволява на астрономите да открият специфичен светлинен сигнал, който би трябвало да бъде напълно погълнат. Този космически фар отпреди 13 милиарда години ни дава най-ранния пряк поглед върху това как вселената е преминала от тъмнина към светлина.
Галактиката, каталогизирана като JADES-GS-z13-1-LA, е наблюдавана при червено отместване от 13. Въпреки че този технически термин може да не означава много за повечето от нас, той представлява невероятно разстояние както в пространството, така и във времето. Когато погледнем тази галактика, виждаме светлина, която е пътувала повече от 13 милиарда години, за да достигне до нас.
Това изследване, публикувано в Nature, използва телескопа "Джеймс Уеб" за наблюдение на тази ранна галактика. Учените откриват и излъчване на Лайман-алфа (Lyman-alpha), специфична дължина на вълната на светлината, която лесно се абсорбира от неутрален водород, газът, който изпълваше ранната вселена. Откриването на тази емисия предполага, че тази галактика активно е разчиствала космическата мъгла около себе си, като включване на светлина в тъмна стая.
От космическите тъмни векове до първата светлина
Неотдавнашни наблюдения с космическия телескоп "Джеймс Уеб" вече са разкрили, че изненадващо ярки галактики са съществували по-рано, отколкото астрономите са очаквали. Но това ново откритие предоставя нещо по-конкретно: пряко доказателство за рейонизация, космическата трансформация, която изважда Вселената от тъмнината.
Тази илюстрация изобразява космическия телескоп Джеймс Уеб на НАСА – най-големият, най-мощният и най-сложен космически научен телескоп, създаван някога – напълно разгънат в космоса. Кредит: NASA/Adriana Manrique Gutierrez
За контекст, през първите няколкостотин хиляди години след Големия взрив, Вселената се разширява и охлажда достатъчно, за да могат протоните и електроните да се комбинират в неутрални водородни атоми. Това създава космическа мъгла, която блокира свободното движение на повечето светлина в продължение на стотици милиони години, период, който астрономите наричат космически "тъмни векове".
В крайна сметка първите звезди и галактики започват да се формират и произвеждат ултравиолетово лъчение, което започна да разгражда тези неутрални водородни атоми. Това постепенно направи Вселената прозрачна за светлината (рейонизация).
Пробив през космическата мъгла
Изследователският екип анализира тази далечна галактика, използвайки изображения и спектроскопия от мощните инструменти на "Джеймс Уеб". Данните разкриват не само обичайните признаци на светлината, блокирана от водорода в ранната Вселена, но и изненадващо ярък сигнал за светлина, която прониква. Такива силни емисии преди са били наблюдавани само в много по-млади галактики, когато по-голяма част от Вселената вече е била изчистена от неутрален водород.
Астрономите виждат и "изключително син ултравиолетов континуум" (по същество това означава, че тази галактика изглежда много синя на цвят). Фактът, че дори може да се наблюдава и излъчването "Лайман-алфа", означава, че галактиката е била невероятно успешна в създаването и освобождаването на мощна радиация, достатъчно силна, за да разруши водородния газ около нея.
"Знаем от нашите теории и компютърни симулации, както и от наблюдения в по-късни епохи, че най-високо енергийната ултравиолетова светлина от галактиките "изпържва" околния неутрален газ, създавайки мехури от йонизиран, прозрачен газ около тях", обяснява авторът на изследването Йорис Уитсток (Joris Witstok) от Университета в Копенхаген в изявление. "Тези мехури проникват във Вселената и след около милиард години те в крайна сметка се припокриват, завършвайки епохата на рейонизация. Вярваме, че сме открили един от първите такива мехури."
Космическата електроцентрала зад светлината
Галактиката JADES-GS-z13-1 се наблюдава през седем различни филтъра, които предават само част от електромагнитния спектър. Колкото по-наляво, толкова по-ултравиолетова е светлината. Докато галактиката се вижда ясно на четирите изображения с по-голяма дължина на вълната вдясно, тя е напълно невидима на изображенията с най-къса дължина на вълната вляво. Обърнете внимание, че цветовете са "фалшиви"; изображенията просто показват къде се вижда светлината. Кредит: Witstok et al. (2025).
Какво може да произведе такава мощна радиация в тази древна галактика? Едно от обясненията включва изключително масивни, горещи звезди, които са много по-ефективни при производството на йонизиращо лъчение от типичните звезди днес. Тези космически гиганти може да нагряват околния газ до температури над 100 000 Келвина, много по-горещи от повърхността на нашето Слънце с около 5800 Келвина.
Друга възможност е тази галактика да съдържа активна свръхмасивна черна дупка. Интензивното излъчване от материал, попадащ в такава черна дупка, може ефективно да йонизира близкия газ. Подкрепяйки тази идея, изследователите откриват, че галактиката изглежда изключително компактна, по-малка от 114 светлинни години, което е по-компактна от повечето галактики, наблюдавани на подобни разстояния.
"Известно е, че в повечето галактики има централна свръхмасивна черна дупка. Тъй като тези чудовища поглъщат околния газ, газът се нагрява до милиони градуси, което го кара да свети ярко в рентгеновия UV диапазон лъчи, преди да изчезне завинаги", разказва Уитсток.
Изследователите допускат, че това може да е едно от първите поколения звезди във Вселената, наречени звезди от Популация III, образувани от девствен газ, съдържащ само водород и хелий. Тези звезди са били значително по-масивни и по-горещи от по-късните звезди. Въпреки това, галактиката изглежда малко прекалено ярка, за да отговаря идеално на това обяснение.
Пренаписване на времевата линия на Космическата зора
Каквото и да захранва този древен източник на светлина, неговото откритие променя представата за това как Вселената е преминала от тъмнина към светлина. Доскоро консенсусът сред астрономите бе, че рейонизацията не е започнала, докато Вселената не е станала поне на около половин милиард години, завършвайки още половин милиард години по-късно. Но това проучване избутва началото на рейонизацията значително по-рано, отколкото се смяташе досега.
Това неподвижно изображение показва хронологията от Големия взрив вдясно до настоящето вляво. В средата е периодът на рейонизация, когато първоначалните мехури са предизвикали космическата зора.
Откритието също така предоставя доказателство за важен физически процес, наречен свързване на Ваутхайзен - Фийлд (Wouthuysen-Field effect/coupling), при който фотоните на Лайман-алфа влияят върху температурата на въртене на водородните атоми. Учените се надяват да открият това с радиотелескопи, търсещи сигнали от ранната Вселена.
"Знаехме, че ще открием някои от най-отдалечените галактики, когато построихме Джеймс Уеб", казва авторът на изследването Педер Якобсен (Peter Jakobsen) от Университета в Копенхаген. "Но можем само да мечтаем един ден да можем да ги изследваме толкова подробно, че сега да видим директно как влияят на цялата Вселена."
Първата светлина на Вселената не се е включила изведнъж; започнала е с галактики като тази, всяка създаваща свой собствен балон от чисто пространство, който в крайна сметка се слива с други, за да трансформира целия космос. Чрез изместване назад във времевата линия на този процес и показване, че е започнал с обикновени галактики, а не с изключителни, това откритие свързва точките между първите няколкостотин милиона години на Вселената и прозрачния космос, който в крайна сметка би позволил нашето съществуване.
Справка: Witstok, J., Jakobsen, P., Maiolino, R. et al. Witnessing the onset of reionization through Lyman-α emission at redshift 13. Nature 639, 897–901 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08779-5
Източник: Webb Telescope Catches Earliest Evidence of the Universe Turning On Its Lights, StudyFinds
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
helper68
Натурални суперколайдери: Черните дупки могат да се използват ускорители на частици
dolivo
Учени възпроизвеждат сияйното египетско синьо, озарявало гробниците на фараоните
dolivo
Революция в залесяването: Японски дронове с изкуствен интелект засаждат дръвчета 10 пъти по-бързо от хората
alabal
Най-старото живо същество на Земята: вид на 700 млн. години, който променя разбирането за еволюцията