Майже на початку часу Всесвіт був оповитий темрявою. Тоді ранні галактики виробляли яскраві, гарячі зірки, які просочували блискучий світ міжгалактичний простір через невеликі канали, перетворюючи Всесвіт прозорим.
Ось такий висновок із чудових нових "дзеркальних" зображень, зроблених із далекої галактики, відомий як Дуга Сонця. Коли Всесвіт був лише немовлям, його складали гарячі, але швидко охолоджуючі частинки. Після того, як Всесвіт достатньо охолола, протони та електрони об'єднувались, утворюючи нейтральний водень, який покривав Всесвіт у темряві, роблячи його непомітним в електромагнітному спектрі, згідно з обсерваторією MIT Haystack. У цей період, відомий як темний вік, будь-яке випромінювання поглиналося газом водню.
Потім, через мільярд років після Великого вибуху, під час "Епохи Реонізації", величезний струм енергії іонізував газ, вибиваючи електрони з атомів водню і створюючи плазму. Ця іонізація сталася завдяки енергійному ультрафіолетовому світлу, який "швидше за все походить від дуже молодих, дуже яскравих, дуже гарячих, а також дуже короткотривалих зірок у перших галактиках", - сказав головний автор Торгер Еміль Рівера-Торсен, докторантура університету Осло в Норвегії. Але незрозуміло, як саме сталася ця подія іонізації.
Щоб зрозуміти це, дослідники звернулися до галактики під назвою «Дуга Сонця», яка сидить приблизно в 11 мільярдів світлових років (хоча важко точно знати, наскільки вона знаходиться у всесвіті, що розширюється.) Дуга Сонця не зовсім досить стара, щоб бути однією з ранніх галактик, що реанімували Всесвіт, але вона досить стара, щоб можна було навчити дослідників чомусь про цей процес, сказала Рівера-Торсен.
У попередньому дослідженні Рівера-Торсен та його команда розглядали світлові сигнали, що надходять від Дуги Сонця. Кілька натяків припустили, що іонізуюче світло витікало з цих ранніх галактик через кілька вузьких каналів або отвори в інакше непрозорій плащі, що покриває галактику. "Але ми не можемо сказати, що ми знайшли це, поки не реально спостерігали це безпосередньо", - сказала Рівера-Торсен в Live Science.
Тож дослідники запропонували виявити ці діри за допомогою космічного телескопа Хаббла і "ось, ось воно спрацювало", - сказала Рівера-Торсен. Дуга Sunburst розміщена таким чином, щоб Хабблу було легко бачити. Втручається скупчення галактик діє як космічний мікроскоп і вигинає і збільшує світло від Дуги Сонця - що інакше було б занадто слабким для того, щоб побачити - щоб Хаббл міг забрати його в серії зображень. Цей ефект, званий "гравітаційним лінзуванням", був передбачений теорією загальної відносності Ейнштейна і в цьому випадку особливо сильний, що призводить до 12 повторних зображень галактики.
Деякі з цих зображень були зроблені у неіонізуючому, видимому світлі, а інші - у спектрі іонізуючого світла. Що стосується іонізуючого світла, "в основному все, що ви можете бачити, - це одна маленька точка, інакше нічого немає", - сказав він. "Я думаю, це було дуже гарним підтвердженням нашої гіпотези - що це як одна діра в інакше абсолютно непрозорій газованій галактиці".
Кілька факторів повинні були вирівнятись для того, щоб дослідники побачили цей ефект, і так, "нам надзвичайно пощастило знайти цю річ", - сказала Рівера-Торсен. Наприклад, зображення Хаббла захопили всі "соковиті шматочки" галактики, включаючи місця, куди втекло іонізуюче світло. Незрозуміло, чому або як ці вузькі канали утворилися в першу чергу.
Більше того, в сучасних галактиках "ми дійсно не бачимо, як велика частина цього іонізуючого випромінювання вирветься, ми бачимо трохи тут і там", - додав він. "Отже, щось про фізичні властивості цих галактик, мабуть, змінилося досить кардинально за час, що минув близько 1 мільярда років після Великого вибуху, коли Всесвіт був реаніований". У подальшій роботі Рівера-Торсен та його команда хочуть з’ясувати, як змінилися галактики з часів Великого вибуху.
"Докази уникнення іонізуючого випромінювання є переконливими", - сказав астроном з Головної астрономічної обсерваторії в Україні Юрій Ізотов, який не брав участь у дослідженні. Їх висновки важливі для розуміння того, як світло просочується через зіркові галактики, і їх інтерпретації того, що світло просочується через отвори в галактиці, "виглядає розумним", - сказав Ізотов в Live Science.
Брайан Кітінг, професор фізики Каліфорнійського університету в Сан-Дієго, який не брав участі в роботі. "Джерела, які генерували перші іонізуючі фотони у Всесвіті, вже давно оповиті таємницею", - сказав Кітінг Live Science. "Їх робота дає багатообіцяючі уявлення про непробірливі об'єкти, які вважаються первинними рушіями епохи реіонізації".
Ці результати були опубліковані 7 листопада в журналі Science.
