Tre avlägsna grönskimrande galaxer kan lösa ett olöst mysterium

 

Astronomer har med hjälp av James Webb Space Telescope (JWST) upptäckt tre små galaxer som (tillsammans med flera ännu ej upptäckta) kan ha haft betydelse för att utlösa en av de största händelserna i kosmisk historia det som kallas återjoniseringen.

Resultaten, presenterades vid ett möte med American Astronomical Society (AAS) i Seattle, Washington. Studien publicerades nyligen och i dess konklusion finns en troilg förklaring till universums återjonisering. Den period i kosmos då hård strålning slet sönder en "dimma" av väteatomer som en gång fyllde universum i universums tidigaste tid och resulterade i att stjärnor och galaxer blev synliga. Detta skedde i efterdyningarna av Big Bang när universum var bländande ljust.

Restvärmen var då så stor att elektroner inte kunde sammanslås med protoner och bilda atomer. Istället var universum i ett plasmatillstånd - en tät glödande gas av elektriskt laddade (eller joniserade) partiklar som spred sitt ljus ungefär som en fluorescerande glödlampa. Efter cirka 380000 år hade det expanderande universum svalnat tillräckligt så väteatomer kunde bildas. Några av dessa atomer samlades så småningom och bildade de första stjärnorna och galaxerna.

Därefter efter en längre tid bröt energirik strålning isär de intergalaktiska väteatomerna och de blev protoner och elektroner  igen en process som kallas återjoniseringen. Men att jonisera all materia mellan galaxerna innebar en stor energiåtgång och astronomer har länge argumenterat vad denna drivkraft var. Teorier finns att det var stjärnljus från de tidigaste galaxerna eller supermassiva svarta hål med en stark gravitation som drog i materia in mot dem och resulterade i värme.

"En av de stora kosmologiska frågorna är vad var orsaken till återjoniseringen var?" säger Trinh Thuan, astronom vid University of Virginia i Charlottesville.

Den 11 juli 2022  ungefär sex månader efter att JWST lanserades - tog JWST den djupaste och skarpaste bilden av det tidigaste universum som hittills gjorts. Bilden visar en galaxhop kallad SMACS 0723 som finns bland tusentals galaxer som lyser svagt därute. JWST kunde fånga ljuset i infrarött och man såg då hur  universum expanderar bland avlägsna galaxer i tid och rum.  Av de tusentals galaxerna i SMACS 0723-bilden bestämde sig forskare för att göra uppföljande spektroskopiska observationer av tre galaxer som såg ut som om de skulle befinna sig särskilt långt bort. De tre grönskimrande nämnda i rubriken.

När James Rhoads, astronom vid NASA Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, och hans kollegor först såg trions spektra insåg de att galaxerna såg ut som objekt som normalt finns betydligt närmre oss. Galaxerna såg ut som gröna ärter något som först upptäcktes genom ett medborgarvetenskapligt projekt som heter Galaxy Zoo. 

Gröna ärtgalaxer namnges så på grund av sin färg och  storlek. De är bara 5 % av Vintergatans storlek och innehåller 1 % av massan. Men där  spottas ut stjärnor i en enorm takt - ungefär 100 gånger så snabbt som astronomer skulle förvänta sig med tanke på galaxernas massa. De verkar även  innehålla relativt få tunga element. Deras grönaktiga sken kommer från skenet av joniserat syre (ett relativt ljust element) uppvärmt av nya stjärnor. Tiden är då återjoniseringen skett.

Bild flickr.com NASA: s Webbteleskopet visar på universums tidiga galaxer (märkta här).