Сьогодні ми звикли бачити нічне небо прозорим, де світло далеких зір і галактик вільно подорожує крізь простір-час мільярди світлових років. Проте так було не завжди. У перші миті після Великого вибуху наш Всесвіт нагадував густий, розпечений і абсолютно щільний «суп» із заряджених частинок — іонізованої плазми. Фотони світла не могли подолати навіть крихітні відстані, постійно наштовхуючись на вільні електрони. Космос був заблокований для світла, перебуваючи у стані абсолютної темряви.
Лише через 300 тис. років після свого народження Всесвіт достатньо охолов. Це дозволило протонам та електронам об’єднатися в нейтральні атоми водню. Температура впала, «туман» розсіявся, але світла все одно не було — джерела, які могли б його генерувати, ще просто не встигли сформуватися. Це був період, який астрономи називають «Темними віками». Лише з появою перших зір почався процес, відомий як «Космічний світанок», що назавжди змінив вигляд реальності.
Пошук «запальнички» Всесвіту
Тривалий час науковці ламали голови над тим, що саме стало каталізатором розвіювання водневого туману. Процес реіонізації — коли потужне випромінювання знову «розщепило» нейтральний водень на іони — зробив Всесвіт таким, яким ми його знаємо. Але хто був головним «палієм»?
Донедавна основна гіпотеза стверджувала, що за цей глобальний процес відповідальні космічні монстри: надмасивні чорні діри, чия акреція створювала яскраве світло, або гігантські галактики, подібні до нашого Чумацького Шляху. Проте дані космічних обсерваторій Hubble та James Webb (JWST), оприлюднені в лютому 2024 року, перевернули ці уявлення. Як виявилося, справжніми героями космічної історії були не велетні, а «малюки» — ультраслабкі карликові галактики.
Карликові галактики
Міжнародна група астрофізиків під керівництвом Хакіма Атека з Паризького інституту астрофізики провела детальне дослідження раннього Всесвіту. Ключем до розгадки стало скупчення галактик Abell 2744, яке вчені використали як гігантську природну лінзу. Завдяки ефекту гравітаційного лінзування, коли масивний об’єкт викривляє простір-час і збільшує світло об’єктів позаду нього, дослідники змогли розгледіти тьмяні карликові галактики, що існували в перші сотні мільйонів років після Великого вибуху.
Аналіз спектрів, отриманих за допомогою JWST, показав приголомшливі результати. У ранньому Всесвіті карликові галактики переважали гігантів у пропорції 100 до 1. Ці крихітні системи виявилися значно яскравішими та активнішими, ніж вважалося раніше, а їхнє іонізуюче випромінювання у чотири рази перевищувало потужність великих галактик.
«Це відкриття розкриває вирішальну роль, яку відігравали ультраслабкі галактики в еволюції раннього Всесвіту», — зазначає астрофізикиня Ірина Чемеринська. Саме вони виробляли той потік енергійних фотонів, який перетворив нейтральний водень на прозору плазму.
Як спалахнуло світло
Процес реіонізації завершився приблизно через 1 млрд років після Великого вибуху. Завдяки активності мільярдів дрібних галактик, газ у міжгалактичному просторі став іонізованим і розрідженим. Світло нарешті змогло вільно подорожувати на величезні відстані.
Карликові галактики діяли як мільярди маленьких ліхтариків, що одночасно увімкнулися в туманному лісі. Кожен окремо взятий об’єкт не мав би сили змінити Всесвіт, але їхня сукупна кількість була настільки значною, що вони фактично «спалили» первісний водневий туман. Це підкреслює важливість вивчення об’єктів з малою масою: іноді те, що здається незначним, визначає долю цілого космосу.
Нові горизонти
Хоча отримані докази є найпереконливішими на сьогодні, науковці не поспішають ставити крапку. Поки що вони дослідили лише невелику ділянку неба крізь гравітаційну лінзу Abell 2744. Щоб остаточно підтвердити теорію, астрономам потрібно переконатися, що цей регіон не є аномалією, а репрезентує типовий стан раннього Всесвіту.
Раніше ми повідомляли про те, як James Webb виявив популяцію галактик, яка сформувала вигляд Всесвіту.
За матеріалами sciencealert.com
