Mała galaktyka pozwoliła astronomom cofnąć się do czasu, gdy powstawały pierwsze świecące obiekty, które zakończyły tym okres lat ciemnych, panujący bezpośrednio po narodzinach Wszechświata.

Obserwowana galaktyka nie znajduje się jednak wcale daleko, a jedynie 281 milionów lat świetlnych od nas, w gwiazdozbiorze Rzeźbiarza. Haro 11, galaktyka o której mowa, jest przykładem galaktyki karłowatej. Tego typu galaktyki są małe, ciemne, zawierają znaczne ilości gazu i stosunkowo mało gwiazd. Uważane są przez astronomów za relikt ze wcześniejszych etapów życia Wszechświata. Według jednego z modeli formowania się galaktyk, galaktyki karłowate stanowiły cegiełki, które złączyły się w większe galaktyki. Dlatego każda galaktyka karłowata, która przetrwała do dziś, musi być traktowana jako relikt z poprzedniej epoki.

Haro 11 weszła właśnie w okres aktywności gwiazdotwórczej. Obserwując ją, astronomowie ze Szwecji, Hiszpanii i USA, przy użyciu teleskopu dalekiego ultrafioletu – Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE) dokonali pierwszego bezpośredniego pomiaru zjonizowanego promieniowania uciekającego z galaktyki karłowatej przechodzącej okres aktywności gwiazdotwórczej. Pozwoli im to określić, czy pierwsze gwiazdy – lub obiekty jakiegoś innego typu – zakończyły okres kosmicznych lat ciemnych. Wynik obserwacji jest ważny: 4 do 10 procent zjonizowanego promieniowania produkowanego w galaktyce przedostaje się do przestrzeni międzygalaktycznej.

Jonizacja to proces, w wyniku którego atomy i cząsteczki pozbawiane są elektronów i stają się jonami dodatnimi. Poziom jonizacji jest ważny do zrozumienia ewolucji struktur we wczesnym Wszechświecie, gdyż określa, jak łatwo mogły formować się gwiazdy i galaktyki.

Im bardziej zjonizowany jest gaz, tym mniej efektywnie może się ochładzać. Tempo ochładzania z kolei wpływa na zdolność gazu do formowania gęstszych struktur, czyli gwiazd i galaktyk” – mówi B-G Andersson z ekipy FUSE. Im gorętszy gaz, tym powstanie większych struktur jest mniej prawdopodobne.

Badając historię zjonizowania Wszechświata, naukowcy mogą określić, kiedy uformowały się pierwsze obiekty i kiedy zaświeciły pierwsze gwiazdy.

Do Wielkiego Wybuchu doszło około 13,7 miliarda lat temu. W tamtym czasie Wszechświat był zbyt gorący aby świecić. Materia była całkowicie zjonizowana, co niczym mgła tłumiło światło. Rozszerzając się, Wszechświat stygł, a elektrony i jądra atomowe łączyły się ponownie w całość. Ślady tego procesu dochodzą do nas obecnie w postaci mikrofalowego promieniowania tła.

Dzisiejszy Wszechświat jest jednak w większości zjonizowany. Astronomowie generalnie zgadzają się, że ponowna rejonizacja nastąpiła 12,5 do 13 miliardów lat temu, gdy powstawały pierwsze duże galaktyki i gromady galaktyk. Szczegóły tego procesu nie są w pełni poznane, dlatego lata ciemne są obektem wielkiego zainteresowania astronomów.

Astronomowie nie są pewni czy pierwsze gwiazdy, czy inne obiekty zakończyły okres lat ciemnych, ale obserwacje FUSE dostarczają wskazówek.

Obserwacje te pomogają również zrozumieć w jaki sposób Wszechświat uległ rejonizacji. Według naukowców, jednym z czynników było intensywne promieniowanie wegenerowane przez materię spadającą na czarne dziury, które teraz obserwujemy jako kwazary oraz zjonizowane promieniowanie wyciekające z regionów formowania się gwiazd. Jednak do tej pory, nie było dowodów na istotność tego drugiego mechanizmu.

To najświeższy przykład, jak obserwacje względnie bliskiego obiektu, niosą ze sobą odpowiedź na ważne kosmologiczne pytanie” – podsumowuje dr George Sonneborn z ekipy FUSE.

Autor

Anna Marszałek