Astronomowie z Uniwersytetu Kalifornijskiego rozwiązali jedną z zagadek dotyczących wczesnego wszechświata i jego pierwszych galaktyk.
Astronomowie wiedzą, że ponad 12 miliardów lat temu, jakiś miliard lat po Wielkim Wybuchu, gaz wypełniający przestrzeń był dużo bardziej nieprzezroczysty niż teraz w niektórych regionach, aczkolwiek przezroczystość charakteryzowała się dużą zmiennością między różnymi obszarami przestrzeni. Jak dotąd jednak naukowcy nie wiedzieli skąd brała się tak duża zmienność.
Aby dowiedzieć się jak pojawiły się takie różnice astronomowie skorzystali z jednego z największych teleskopów na Ziemi – teleskopu Subaru na szczycie Mauna Kea na Hawajach. Za jego pomocą naukowcy wykonali przegląd galaktyk pełnych młodych gwiazd na wyjątkowo dużym wycinku przestrzeni – badany obszar miał średnicę 500 milionów lat świetlnych – którą dawno temu wypełniał ekstremalnie nieprzezroczysty gaz międzygalaktyczny.
Gdyby na tym obszarze było nietypowo mało galaktyk, naukowcy doszliby do wniosku, że światło gwiazd nie mogło przedrzeć się zbyt daleko przez gaz międzygalaktyczny; gdyby natomiast było na tym obszarze nietypowo dużo galaktyk, wnioski mówiłyby, że obszar ten znacząco schłodził się na przestrzeni poprzedzających kilkuset milionów lat. (Gdyby na tym obszarze było niewiele galaktyk, oznaczałoby to, że nie tylko owe galaktyki emitowały mniej światło, ale powstawało tam jeszcze więcej nieprzezroczystego gazu, tak więc światło nie mogłoby sięgać tak daleko jak astronomowie oczekiwali).
„To nietypowa sytuacja w astronomii, kiedy mamy do czynienia z dwoma rywalizującymi modelami, z których każdy jest na swój sposób przekonujący, choć każdy z nich oferuje dokładnie przeciwne przewidywania i na dodatek mamy tyle szczęścia, że te przewidywania można zweryfikować” mówi Steven Furlanetto, profesor astronomii z UCLA i współautor opracowania.
Badacze odkryli, że na badanym obszarze znajduje się znacznie mniej galaktyk niż oczekiwano, co wskazuje na to, że światło gwiazd nie mogło się przedostać przez nieprzezroczysty gaz. Niedostatek galaktyk mógł także być powodem nieprzezroczystości tego obszaru.
„To nie tak, że nieprzezroczystość jest powodem braku galaktyk” zaznacza Furlanetto. „Jest dokładnie odwrotnie”.
Badacze doszli do wniosku, że skoro gaz w odległej przestrzeni jest przezroczysty dzięki ultrafioletowemu promieniowaniu galaktyk, mniejsza liczba galaktyk sprawia, że gaz jest bardziej nieprzezroczysty.
Wyniki badań opublikowano w periodyku Astrophysical Journal.
W pierwszym miliardzie lat po Wielkim Wybuchu promieniowanie ultrafioletowe emitowane przez pierwsze galaktyki wypełniło wszechświat gazem w głębokim kosmosie. Dochodziło do tego wcześniej w regionach wypełnionych większą ilością galaktyk.
Badacze planują dalej badać czy owa pustka i jej podobne skrywają nowe informacje o tym jak pierwsze generacje galaktyk rozświetliły wszechświat na tym wczesnym etapie jego historii. Furlanetto dodaje, że astronomowie mają nadzieję, że badanie oddziaływań galaktyk z gazem pozwoli nam dowiedzieć się więcej o tym jak międzygalaktyczny ekosystem kształtował się w początkach istnienia wszechświata.
Źródło: UCLA
Artykuł naukowy: George D. Becker et al, Evidence for Large-scale Fluctuations in the Metagalactic Ionizing Background Near Redshift Six, The Astrophysical Journal (2018). DOI: 10.3847/1538-4357/aacc73