Finalmente, podemos saber o que o amanhecer cósmico no universo inicial se iluminou.
De acordo com os telescópios espaciais de Hubble e James Webb, originalmente voavam livremente fótons no início cósmico de uma pequena galáxia anã, que se espalhou para a vida e limpava o nevoeiro de hidrogênio escuro, que encheu o espaço intermediário. A contribuição da pesquisa foi publicada em fevereiro de 2024.
“Essa descoberta revela um papel fundamental desempenhado pela galáxia ultra-veneniente na evolução do universo inicial”, disse a astrofísica de Inyn Chemheryn da d’Astrophysique de Paris.
“Eles produzem fótons ionizantes que transformam hidrogênio neutro em plasma ionizado durante a reinização do espaço. Ele enfatiza a importância de entender as galáxias com baixo peso na formação da história do universo”.
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No início do universo, em minutos do Big Bang, o espaço estava cheio de um plasma quente e de nevoeiro espesso. A pouca luz estava lá não penetraria nesse nevoeiro; Os fótons simplesmente distraiam os elétrons livres que pairavam e efetivamente escureceriam o universo.
À medida que o universo esfriou, após cerca de 300.000 anos, prótons e elétrons começaram a se encontrar para criar um hidrogênio neutro (e um pouco de hélio) do gás.
A maior parte dos comprimentos de onda da luz poderia penetrar nesse meio neutro, mas havia muito poucos em termos de fonte de luz. Mas as primeiras estrelas nasceram deste hidrogênio e hélio.
Essas primeiras estrelas forneceram radiação forte o suficiente para retirar os elétrons do núcleo e reionizar o gás. Nesse ponto, no entanto, o universo se espalhou tanto que o gás estava espalhado e não conseguiu impedir que a luz brilhasse.
Cerca de 1 bilhão de anos após o Big Bang, o fim do período conhecido como Dawn Space, o universo foi completamente reioned. Ta-da! As luzes estavam acesas.
Mas como há muito escuro no Dawn Space, e porque é muito fosco e longe no tempo e no espaço, tivemos problemas com o que estava lá.
Os cientistas achavam que as fontes responsáveis pela maior parte do assentamento tinham que ser fortes – enormes buracos negros cuja crescente luz produzia e as grandes galáxias na garganta das estrelas (as estrelas infantis produzem muita luz UV).
O JWST foi parcialmente projetado para olhar para o amanhecer cósmico e tentar ver o que estava escondido lá. Foi muito bem -sucedido e revelou várias surpresas sobre esse tempo crucial para moldar nosso universo. Surpreendentemente, os binóculos estão surpreendentemente indicando que as galáxias anões são um jogador -chave de reionização.
A equipe internacional liderada pelo astrofísico Hakim Atem, do Instituto D’Astrophysique de Paris, recorreu aos dados do JWST no cluster Galaxy chamado Abell 2744, apoiado pela Hubble Data.
Abell 2744 é tão denso que é o currículo do espaço -tempo e cria uma lente espacial; Qualquer luz remota que nos viaja por esse espaço -o tempo aumenta. Isso permitiu que os cientistas vissem uma pequena galáxia anã perto do Space Dawn.
Em seguida, eles usaram o JWST para obter espectros detalhados dessas pequenas galáxias. Sua análise revelou que essas galáxias anões não são apenas o tipo de galáxia mais abundante no universo inicial, mas são muito mais claras do que o esperado.
De fato, a pesquisa da equipe mostra que as galáxias anões excedem as grandes galáxias em 100 a 1, e sua produção coletiva é quatro vezes a radiação ionizante, geralmente esperada para galáxias maiores.
“Essas potências espaciais irradiam energia mais do que suficiente para concluir este trabalho”, disse Anek.
“Apesar do tamanho pequeno, essas galáxias com baixo peso são fabricantes de radiação de energia fértil e sua abundância nesse período é tão considerável que seu efeito coletivo pode transformar todo o estado do universo”.
É a melhor evidência de força para a reionização até agora, mas você precisa fazer mais trabalho. Os cientistas olharam para um pequeno ponto do céu; Eles devem garantir que sua amostra não seja apenas um conjunto incomum de galáxias anãs, mas é uma amostra representativa de toda a população no amanhecer espacial.
Eles pretendem estudar várias áreas de lentes espaciais no céu para obter uma amostra mais ampla de populações galácticas iniciais. Mas nesta amostra, os resultados são incrivelmente emocionantes. Os cientistas perseguiram as respostas à reionização por tanto tempo desde que sabíamos disso. Estamos à beira de finalmente disparar o nevoeiro.
“Agora, JWST e eu entramos no território desconhecido”, disse a astrofísica Themeya Nanayakkara da Universidade de Tecnologia de Swinburne, na Austrália.
“Este trabalho abre perguntas mais emocionantes que precisamos responder em nossos esforços para mapear a história evolutiva de nossos começos”.
A pesquisa foi publicada em Natureza.
A versão deste artigo foi publicada originalmente em março de 2024.
