Με τη χρήση του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb, επιστήμονες εντόπισαν έναν αρχαίο και μακρινό γαλαξία που παρέχει αποδείξεις ότι μια σημαντική μεταβατική περίοδος που έβγαλε το πρώιμο σύμπαν από τις «σκοτεινές εποχές» του συνέβη νωρίτερα από ό,τι πιστεύαμε.
Το Webb, το οποίο κοιτάζοντας σε τεράστιες κοσμικές αποστάσεις ανατρέχει πολύ πίσω στον χρόνο, παρατήρησε τον γαλαξία που ονομάζεται JADES-GS-z13-1 όπως υπήρχε περίπου 330 εκατομμύρια χρόνια μετά το γεγονός της «Μεγάλης Έκρηξης» που ξεκίνησε το σύμπαν πριν από περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, δήλωσαν οι ερευνητές.
Συγκριτικά, η Γη έχει ηλικία περίπου 4,5 δισεκατομμυρίων ετών.
Το σύμπαν θεωρείται ότι γνώρισε μια ταχεία και εκθετική διαστολή σε κλάσματα του δευτερολέπτου μετά τη «Μεγάλη Έκρηξη». Αφού ψύχθηκε επαρκώς, υπήρξε μια περίοδος που ονομάζεται κοσμικός σκοτεινός αιώνας, όταν το νηπιακό σύμπαν ήταν τυλιγμένο σε μια πυκνή ομίχλη αερίου υδρογόνου σε ηλεκτρικά ουδέτερη κατάσταση.
Ακολούθησε μια περίοδος που ονομάζεται εποχή του επαναϊονισμού, όταν το σύμπαν άρχισε για πρώτη φορά να λάμπει. Το Webb έλαβε στοιχεία ότι ο JADES-GS-z13-1, ένας από τους πρώτους γνωστούς γαλαξίες, είχε κάνει τη μετάβαση σε αυτή την εποχή.
«Στο JADES-GS-z13-1, το Webb επιβεβαίωσε έναν από τους πιο μακρινούς γαλαξίες που είναι γνωστοί μέχρι σήμερα», δήλωσε ο αστροφυσικός Τζόρις Γουίτστοκ του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης και του Ινστιτούτου Niels Bohr, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature.
«Σε αντίθεση με οποιονδήποτε άλλο παρόμοιο μακρινό γαλαξία, παρουσιάζει μια πολύ σαφή, αποκαλυπτική υπογραφή που υποδηλώνει ότι ο γαλαξίας περιέχει μια εξαιρετικά ισχυρή πηγή ενεργητικής υπεριώδους ακτινοβολίας και έχει κάνει μια απροσδόκητα πρώιμη έναρξη του επαναϊονισμού», δήλωσε ο Γουίτστοκ.
Ο χρόνος κατά τον οποίο σχηματίστηκαν τα πρώτα αστέρια, οι μαύρες τρύπες και οι γαλαξίες του σύμπαντος ονομάζεται κοσμική αυγή. Καθώς αυτά σχηματίζονταν, η υπεριώδης ακτινοβολία που εξέπεμπαν άλλαξε χημικά το ουδέτερο αέριο υδρογόνο σε μια διαδικασία που ονομάζεται επαναϊονισμού και επέτρεψε στο υπεριώδες φως να διαφύγει, «ανάβοντας ουσιαστικά τα φώτα» στο σύμπαν.
«Το σύμπαν, μετά τη ''Μεγάλη Έκρηξη'', ήταν μια μίξη από υδρογόνο, ήλιο και σκοτεινή ύλη, η οποία σιγά σιγά ψύχεται. Τελικά, το σύμπαν βρέθηκε σε μια κατάσταση όπου ήταν εντελώς αδιαφανές για την ενεργητική υπεριώδη ακτινοβολία. Το υδρογόνο περιφερόταν σε ουδέτερη κατάσταση, δηλαδή κάθε μικρό άτομο υδρογόνου είχε ένα ηλεκτρόνιο συνδεδεμένο με αυτό», δήλωσε ο αστροφυσικός και συν-συγγραφέας της μελέτης Κέλβιν Χέινλαϊν του Αστεροσκοπείου Steward του Πανεπιστημίου της Αριζόνα.
«Καθώς όμως τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες άρχισαν να σχηματίζονται από αυτό το αέριο του πρώιμου σύμπαντος, η υπεριώδης ακτινοβολία από τα νεαρά αστέρια και από τις αναπτυσσόμενες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες άρχισε να αποκόπτει ηλεκτρόνια από αυτά τα ουδέτερα άτομα υδρογόνου. Και κατά τη διάρκεια εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών το σύμπαν μετατράπηκε από αδιαφανές στο υπεριώδες φως σε διαφανές στο υπεριώδες φως, όπου βρισκόμαστε τώρα», δήλωσε ο Χέινλαϊν.
Οι ερευνητές δήλωσαν ότι το φως που εντόπισε το Webb σε αυτόν τον γαλαξία μπορεί να προέρχεται από τον έντονο σχηματισμό άστρων στον πυρήνα του γαλαξία, από την παρουσία μιας αυξανόμενης υπερμεγέθους μαύρης τρύπας στον γαλαξιακό πυρήνα που καταναλώνει βίαια το περιβάλλον υλικό ή από κάποιο συνδυασμό αυτών των δύο παραγόντων.
Αυτός ο γαλαξίας έχει πλάτος περίπου 230 έτη φωτός, αρκετές εκατοντάδες φορές μικρότερο από τον Γαλαξία μας. Ένα έτος φωτός είναι η απόσταση που διανύει το φως σε ένα έτος, 5,9 τρισεκατομμύρια μίλια (9,5 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα).
Το Webb, το οποίο εκτοξεύτηκε από τη NASA το 2022 και τέθηκε σε λειτουργία το 2023, έχει αρχίσει να παρέχει μια βαθύτερη κατανόηση του πρώιμου σύμπαντος. Έχει εντοπίσει μόνο τέσσερις γαλαξίες που χρονολογούνται λίγο νωρίτερα από αυτόν, συμπεριλαμβανομένου του σημερινού κατόχου του ρεκόρ που παρατηρήθηκε 294 εκατομμύρια χρόνια μετά τη ''Μεγάλη Έκρηξη''.
Αυτοί οι γαλαξίες δεν έχουν εμφανίσει ενδείξεις επαναϊονισμού.
Μάλιστα, οι ερευνητές έμειναν έκπληκτοι όταν διαπίστωσαν ότι ο JADES-GS-z13-1 παρουσίασε τέτοια στοιχεία - με τη μορφή μιας μεγάλης φυσαλίδας ιονισμένου υδρογόνου που τον περιβάλλει - επειδή ο επαναϊονισμός θεωρούταν ότι είχε αρχίσει πολλά εκατομμύρια χρόνια αργότερα.
