Hvad endte den mørke middelalder i det tidlige univers? Nye Webb-data har netop bragt os tættere på at løse mysteriet
Omkring 400.000 år efter Big Bang var kosmos et meget mørkt sted. Gløden fra universets eksplosive fødsel var afkølet, og rummet var fyldt med tæt gas - for det meste brint - uden lyskilder.
Langsomt, over hundreder af millioner af år, blev gassen trukket til klumper af tyngdekraften, og til sidst blev klumperne store nok til at antænde. Det var de første stjerner.
I begyndelsen rejste deres lys ikke langt, da meget af det blev absorberet af en tåge af brintgas. Men efterhånden som flere og flere stjerner blev dannet, producerede de nok lys til at brænde tågen væk ved at "genionisere" gassen – hvilket skabte det gennemsigtige univers med strålende lyspunkter, vi ser i dag.
Men præcis hvilke stjerner producerede lyset, der afsluttede den mørke middelalder og udløste denne såkaldte "reioniseringsepoke"? I forskning offentliggjort i Nature brugte vi en gigantisk klynge af galakser som et forstørrelsesglas til at se på svage relikvier fra denne tid – og opdagede, at stjerner i små, svage dværggalakser sandsynligvis var ansvarlige for denne transformation i kosmisk skala.
Hvad endte den mørke middelalder?
De fleste astronomer var allerede enige om, at galakser var hovedkraften i at reionisere universet, men det var ikke klart, hvordan de gjorde det. Vi ved, at stjerner i galakser burde lave en masse ioniserende fotoner, men disse fotoner skal undslippe støvet og gassen inde i deres egen galakse for at ionisere brint ude i rummet mellem galakserne.
Det har ikke været klart, hvilken slags galakser der ville være i stand til at producere og udsende nok fotoner til at få arbejdet gjort. (Og der er faktisk dem, der tror, at mere eksotiske genstande som store sorte huller kan have været ansvarlige.)
Der er to lejre blandt tilhængere af galakseteorien.
Den første mener, at enorme, massive galakser producerede de ioniserende fotoner. Der var ikke mange af disse galakser i det tidlige univers, men hver af dem producerede en masse lys. Så hvis en vis brøkdel af det lys formåede at undslippe, kunne det have været nok til at reionisere universet.
Den anden lejr mener, at vi er bedre stillet til at ignorere de gigantiske galakser og fokusere på det enorme antal meget mindre galakser i det tidlige univers. Hver af disse ville have produceret langt mindre ioniserende lys, men med vægten af deres antal kunne de have drevet epoken med reionisering.
Et forstørrelsesglas 4 millioner lysår bredt
At prøve at se på noget i det tidlige univers er meget svært. De massive galakser er sjældne, så de er svære at finde. Mindre galakser er mere almindelige, men de er meget svage, hvilket gør det svært (og dyrt) at få data af høj kvalitet.
Vi ville gerne have et kig på nogle af de svageste galakser i området, så vi brugte en enorm gruppe af galakser kaldet Pandora's Cluster som forstørrelsesglas. Den enorme masse af klyngen forvrænger rum og tid og forstærker lyset fra objekter bagved.
Som en del af UNCOVER-programmet brugte vi James Webb Space Telescope til at se på forstørrede infrarøde billeder af svage galakser bag Pandoras Cluster.
Vi så først på mange forskellige galakser, og valgte derefter nogle få særligt fjerne (og derfor ældgamle) galakser til at undersøge nærmere. (Denne form for nærmere undersøgelse er dyr, så vi kunne kun se på otte galakser mere detaljeret.)
Brintens klare skær
Vi valgte nogle kilder, som var omkring 0,5 % af lysstyrken i vores Mælkevejsgalakse på det tidspunkt, og kontrollerede dem for den afslørende glød af ioniseret brint. Disse galakser er så svage, at de overhovedet kun var synlige takket være den forstørrende effekt af Pandora's Cluster.
Vores observationer bekræftede, at disse små galakser eksisterede i det meget tidlige univers. Hvad mere er, bekræftede vi, at de producerede omkring fire gange så meget ioniserende lys, som vi ville betragte som "normalt". Dette er i den højeste ende af, hvad vi havde forudsagt, baseret på vores forståelse af, hvordan tidlige stjerner blev dannet.
Fordi disse galakser producerede så meget ioniserende lys, ville kun en lille brøkdel af det have behøvet at flygte for at reionisere universet.
Tidligere havde vi troet, at omkring 20 % af alle ioniserende fotoner ville være nødt til at flygte fra disse mindre galakser, hvis de skulle være den dominerende bidragyder til reionisering. Vores nye data tyder på, at selv 5 % ville være tilstrækkeligt - hvilket handler om den del af ioniserende fotoner, vi ser undslippe fra moderne galakser.
Så nu kan vi trygt sige, at disse mindre galakser kunne have spillet en meget stor rolle i reioniseringens epoke. Vores undersøgelse var dog kun baseret på otte galakser, alle tæt på en enkelt sigtelinje. For at bekræfte vores resultater skal vi se på forskellige dele af himlen.
Vi har planlagt nye observationer, som vil målrette mod andre store galaksehobe andre steder i universet for at finde endnu flere forstørrede, svage galakser at teste. Hvis alt går vel, vil vi have nogle svar om nogle år.
Leveret af The Conversation
Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel. 
Sidste artikelJapansk månelander lagt i søvn efter at have overlevet månenat
Næste artikelMars havde sin egen version af pladetektonik
Varme artikler
-
Undersøgelse hjælper med at bevise galakseevolutionsteoriAtacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), som fanget i fænomenalt panorama fra 5, 000 meter ved chilenske Altiplano -- højlandet i Andesbjergene. Mælkevejen passerede gennem sit zenit i det -
Mars er stadig en aktiv verden - her er et jordskred i Nili FossaeJordskred i et krater nær Nili Fossae på Mars. Kredit:NASA/UofA HiRiseteam/MRO Siden 1960erne og 70erne, forskere er kommet til at se Mars som noget af en død planet. Da de første nærbilleder fra -
NASA forbereder lancering af Parker Solar Probe, en mission om at røre SolenIllustration af NASAs Parker Solar Probe, der forlader Jorden. Kredit:NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben Tidligt en augustmorgen, himlen nær Cape Canaveral, Florida, vil lyse op med lanceringen -
Ultra-lys røntgenkilde vågner nær en galakse ikke så langt vækKunstnerens indtryk af en ultra-lysende røntgenpulsar. Kredit:NASA / JPL-Caltech En ny ultralys kilde til røntgenstråler er vågnet mellem vores galaktiske naboer, Magellanske Skyer, efter 26 års s
- Hvordan kontanter kan fremme bevarelse af tropiske skove
- Idaho lab beskytter amerikansk infrastruktur mod cyberangreb
- Typer af organismer, der kan bruge fotosyntese
- Undladelse af at finde et job kan bringe kvinder tilbage i fængsel
- Apple vokser frem i wearables på salg af smartwatch:undersøgelse
- Et nyt skridt i retning af at bruge grafen i elektroniske applikationer