Skoro na početku vremena, svemir je bio obavijen mrakom. Tada su rane galaksije proizvele svijetle, vruće zvijezde koje su kroz male kanale prodirale u sjajan intergalaktički prostor, pretvarajući svemir u prozirni.
To je zaključak iz prekrasnih novih "zrcalnih" slika snimljenih iz daleke galaksije poznate kao Luk Sunburst. Kad je svemir bio tek dijete, sačinjavali su ga od vrućih, ali brzo hladivih čestica. Nakon što se svemir dovoljno ohladio, protoni i elektroni su se kombinirali da bi formirali neutralni vodik, koji je pokrio svemir u tami, čineći ga neprimetnim u elektromagnetskom spektru, prema MIT-ovu opservatoriju Haystack. Tijekom tog razdoblja, poznato pod nazivom tamno doba, bilo koje zračenje apsorbirano je vodikovim plinom.
Zatim, milijardu ili više godina nakon Velikog praska, tijekom "Epohe reionizacije", ogroman nalet energije ionizirao je plin, izbacujući elektrone iz atoma vodika i stvarajući plazmu. Ta se ionizacija dogodila zahvaljujući energijskoj ultraljubičastoj svjetlosti koja je "najvjerojatnije potjecala od vrlo mladih, vrlo svijetlih, vrlo vrućih i također vrlo kratkotrajnih zvijezda u prvim galaksijama", rekao je glavni autor Thøger Emil Rivera-Thorsen, postdoktorski suradnik na Sveučilištu iz Osla u Norveškoj. Ali nije jasno kako se točno dogodio ovaj događaj ionizacije.
Da bi to shvatili, istraživači su se okrenuli galaksiji zvanoj "Luk sunca" koja sjedi oko 11 milijardi svjetlosnih godina daleko (mada je teško znati koliko je daleko u svemiru koji se širi.) Sunčev prasak nije sasvim dovoljno stara da bude jedna od ranih galaksija koja je ponovno oživjela svemir, ali dovoljno je stara da može naučiti istraživače nečemu o tom procesu, rekla je Rivera-Thorsen.
U prethodnoj studiji, Rivera-Thorsen i njegov tim gledali su svjetlosne signale koji dolaze iz luka Sunburst. Nekoliko nagovještaja sugeriralo je da ionizirajuća svjetlost izlazi iz tih ranih galaksija kroz nekoliko uskih kanala ili rupa u inače neprozirnom plaštu koji pokriva galaksiju. "Ali ne možemo reći da smo to ustanovili sve dok to nismo izravno promatrali", rekla je Rivera-Thorsen za Live Science.
Dakle, istraživači su predložili otkriti ove rupe pomoću svemirskog teleskopa Hubble i "evo, gle, uspjelo je", rekla je Rivera-Thorsen. Luk Sunburst smješten je na način koji je Hubbleu bilo lako vidjeti. Skupina galaksija koje intervenira djeluje poput kozmičkog mikroskopa i savija se i povećava svjetlost iz Suncanog praha - što bi inače bilo suviše slabo vidjeti - da bi Hubble mogao pokupiti to u nizu slika. Ovaj efekt, nazvan "gravitacijskim lećanjem", predvidio je Einsteinova teorija opće relativnosti i posebno je jak u ovom slučaju, što dovodi do 12 duplikata slike galaksije.
Neke od tih slika snimljene su u neionizirajućem, vidljivom svjetlu, a druge u spektru ionizirajućeg svjetla. Za ionizirajuću svjetlost "u osnovi sve što vidiš je jedna mala točka i inače nema ništa", rekao je. "Mislim da je to bila vrlo lijepa potvrda naše hipoteze - da je to poput jedne rupe u inače potpuno neprozirnoj, plinom prekrivenoj galaksiji."
Nekoliko čimbenika moralo se uskladiti kako bi istraživači vidjeli ovaj učinak i tako, „imali smo nevjerojatnu sreću da smo otkrili ovu stvar“, rekla je Rivera-Thorsen. Primjerice, slike Hubblea zabilježile su sve „sočne djeliće“ galaksije, uključujući mjesta na koja je ionizirajuća svjetlost pobjegla. Nije jasno zašto ili kako su se ovi uski kanali formirali u prvom redu.
Štoviše, u modernijim galaksijama "zapravo ne vidimo da veliki dio ovog ionizirajućeg zračenja bježi, pomalo vidimo tu i tamo", dodao je. "Znači, nešto o fizičkim svojstvima tih galaksija moralo se prilično dramatično promijeniti u vremenu od oko milijardu godina nakon Velikog praska, kada je svemir reoniziran." U budućem radu Rivera-Thorsen i njegov tim žele shvatiti kako su se galaksije promijenile od vremena Velikog praska.
"Dokazi za izbjegavanje ionizirajućeg zračenja su uvjerljivi", rekao je Jurij Izotov, astronom s Glavnog astronomskog opservatorija u Ukrajini, koji nije bio dio studije. Njihova otkrića važna su za razumijevanje kako svjetlost prodire iz galaksija koje stvaraju zvijezde, a njihovo tumačenje da svjetlost propušta kroz rupe u galaksiji "izgleda razumno", rekao je Izotov za Live Science.
Brian Keating, profesor fizike na Kalifornijskom sveučilištu u San Diegu, koji nije bio uključen u rad, slaže se. "Izvori koji su stvorili prve ionizirajuće fotone u svemiru odavno su obavijeni misterijom", rekao je Keating za Live Science. "Njihov rad daje obećavajuće nove uvide u neupadljive objekte za koje se smatra da su osnovni pokretači epohe reionizacije."
Otkrića su objavljena 7. studenog u časopisu Science.
