Почти в началото на времето Вселената беше обвита в тъмнина. Тогава ранните галактики произвеждаха ярки, горещи звезди, които пропускаха блестяща светлина междугалактическо пространство през малки канали, превръщайки Вселената в прозрачна.
Това е заключението от великолепни нови „огледални“ изображения, направени от далечна галактика, известна като дъгата на Слънчевия изток. Когато Вселената беше само бебе, тя беше съставена от горещи, но бързо охлаждащи се частици. След като Вселената се охлади достатъчно, протоните и електроните се комбинират, за да образуват неутрален водород, който покрива Вселената в тъмнината, което я прави незабележима в електромагнитния спектър, според MIT's Haystack Observatory. През този период, известен като тъмните векове, всяка излъчена радиация се абсорбира от водородния газ.
След това, милиард или повече години след Големия взрив, по време на „Епохата на реионизацията“, масивна струя енергия йонизира газа, избивайки електроните от водородните атоми и създавайки плазма. Тази йонизация се случи благодарение на енергийна ултравиолетова светлина, която "най-вероятно идва от много млади, много ярки, много горещи и също много краткотрайни звезди в първите галактики", казва водещият автор на Thherger Емил Ривера-Торсен, докторантура в университета на Осло в Норвегия. Но не е ясно как точно се е случило това йонизационно събитие.
За да разберат това, изследователите се обърнаха към галактика, наречена „Дъга на слънчевия лъч“, която седи на около 11 милиарда светлинни години (макар че е трудно да се знае точно колко далеч е в разширяваща се вселена.) Дъгата на слънчевия изток не е съвсем достатъчно стара, за да бъде една от ранните галактики, които реанимираха вселената, но е достатъчно стара, за да може да научи изследователите на нещо за процеса, каза Ривера-Торсен.
В предишно проучване Ривера-Торсен и неговият екип разглеждаха светлинни сигнали, идващи от дъгата на Sunburst. Няколко намека подсказват, че йонизиращата светлина избяга от тези ранни галактики през няколко тесни канала или дупки в иначе непрозрачен покрив, покриващ галактиката. "Но не можем да кажем, че сме открили това, докато всъщност не го наблюдаваме директно", казва Ривера-Торсен пред Live Science.
Така изследователите предложиха да открият тези дупки с помощта на космическия телескоп Хъбъл и "ето, ето, работи", каза Ривера-Торсен. Дъгата Sunburst е разположена по начин, който улеснява виждането на Hubble. Намесващ се струпване от галактики действа като космически микроскоп и се огъва и увеличава светлината от дъгата на слънчевия изток - което в противен случай би било твърде слабо, за да се види - за да може Хъбъл да го вземе в поредица от изображения. Този ефект, наречен "гравитационно лещиране", е предсказан от теорията на Айнщайн за обща относителност и е особено силен в този случай, което води до 12 дублирани изображения на галактиката.
Някои от тези изображения са направени в неионизиращия спектър с видима светлина, а други - в спектъра на йонизиращата светлина. За йонизиращата светлина „всъщност всичко, което виждате, е една малка точка и в противен случай няма нищо“, каза той. "Това, мисля, беше много красиво потвърждение на нашата хипотеза - че това е като една дупка в иначе напълно непрозрачна, покрита с газ галактика."
Няколко фактора трябваше да се подредят, за да видят този ефект изследователите и така: „имахме невероятен късмет да открием това нещо“, каза Ривера-Торсен. Например, изображенията на Хъбъл превзеха всички "сочни късчета" на галактиката, включително местата, където йонизиращата светлина избяга. Не е ясно защо или как тези тесни канали са се образували на първо място.
Нещо повече, в по-модерните галактики „ние наистина не виждаме голяма част от това йонизиращо лъчение да избяга, виждаме малко тук и там“, добави той. „Значи нещо за физическите свойства на тези галактики трябва да се е променило доста драстично във времето около 1 милиард години след Големия взрив, когато Вселената е била реионизирана.“ В бъдещата си работа Ривера-Торсен и неговият екип искат да установят как са се променили галактиките от времето на Големия взрив.
„Доказателствата за избягване на йонизираща радиация са непреодолими“, казва Юри Изотов, астроном от Главната астрономическа обсерватория в Украйна, който не е бил част от проучването. Техните открития са важни за разбирането как светлината изтича от звездообразуващите галактики и тяхната интерпретация, че светлината изтича през дупки в галактиката „изглежда разумна“, каза Изотов пред Live Science.
Брайън Китинг, професор по физика в Калифорнийския университет в Сан Диего, който не е участвал в работата, е съгласен. "Източниците, генерирали първите йонизиращи фотони във Вселената, отдавна са завити в мистерия", казва Китинг пред Live Science. „Тяхната работа дава обещаващи нови познания за непроницаемите обекти, за които се смята, че са основни двигатели на епохата на реионизация.“
Резултатите са публикувани на 7 ноември в списание Science.
