Astronomowie korzystający z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a zaobserwowali galaktykę z odległych rejonów Wszechświata, która wydaje się skopiowana co najmniej 12 razy na nocnym niebie. Ten unikalny widok, za który odpowiada silne soczewkowanie grawitacyjne, pomaga astronomom lepiej zrozumieć ten fragment historii wszechświata, który nazywamy epoką rejonizacji.
Powyższe nowe zdjęcie z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a przedstawia obiekt astronomiczny, którego obraz został skopiowany przez silne soczewkowanie grawitacyjne. Galaktyka zwana Sunburst Arc znajduje się prawie 11 miliardów lat świetlnych od Ziemi i została zsoczewkowana przez masywną gromadę galaktyk znajdującą się 4,6 miliarda lat świetlnych od Ziemi.
Masa owej gromady galaktyk jest na tyle duża, aby zakrzywiała ona i powiększała światło emitowana przez galaktykę znajdującą się znacznie dalej za nią. Proces soczewkowania grawitacyjnego prowadzi nie tylko do zniekształcenia obrazu soczewkowanego obiektu, ale także do powstawania wielu jej obrazów.
W przypadku galaktyki Sunburst Arc, efekt soczewkowania doprowadził do powstania co najmniej 12 obrazów galaktyki, rozłożonych na czterech głównych łukach. Trzy z tych łuków widoczne są w górnej, prawej części zdjęcia, podczas gdy jeden przeciwłuk widoczny jest w dolnej lewej części kadru – częściowo przesłonięty przez jasne gwiazdy pierwszego planu znajdujące się w Drodze Mlecznej.
Hubble wykorzystuje te kosmiczne szkła powiększające do badania obiektów, które w przeciwnym razie byłyby zbyt ciemne i zbyt odległe, aby dało się je dostrzec nawet za pomocą najczulszych instrumentów. Sunburst Arc nie jest tu wyjątkiem, pomimo tego, że jest to jedna z najjaśniejszych znanych galaktyk soczewkowanych grawitacyjnie.
Soczewka sprawia, że jasność poszczególnych obrazów galaktyki jest 10 do 30 razy większa od rzeczywistej. Dzięki temu Hubble obserwuje struktury o rozmiarach nawet 520 lat świetlnych – to niezwykle dokładne obserwacje jak na obiekt tak odległy. Są to rozmiary porównywalne z obszarami gwiazdotwórczymi w galaktykach obserwowanych w lokalnym wszechświecie.
Obserwacje prowadzone za pomocą Hubble’aa wykazały, że Sunburst Arc jest analogiem galaktyk, które istniały na znacznie wcześniejszym etapie historii wszechświata: w epoce rejonizacji, która rozpoczęła się już 150 milionów lat po Wielkim Wybuchu.
Epoka rejonizacji to kluczowy etap historii wszechświata, który zakończył “wieki ciemne”, czyli epokę przed powstaniem pierwszych gwiazd, gdy wszechświat był ciemny i wypełniony wodorem. Gdy uformowały się pierwsze gwiazdy, zaczęły emitować promieniowanie, wytwarzać wysokoenergetyczne fotony, które były w stanie jonizować wodór.
W ten sposób materia międzygalaktyczna została zamieniona w większości zjonizowaną, która istnieje obecnie. Niemniej jednak, aby zjonizować wodór międzygalaktyczny, wysokoenergetyczne promieniowanie tych wczesnych gwiazd musiało najpierw uciec ze swoich galaktyk macierzystych, nie będąc po drodze pochłonięty przez materię międzygwiezdną. Jak dotąd odkryto tylko kilka galaktyk, które “uwalniają” wysokoenergetyczne fotony w przestrzeń międzygalaktyczną. Jak takie światło uciekło ze wczesnych galaktyk pozostaje tajemnicą.
Źródło: STScI