Galaxers viktiga betydelse under det tidiga universum

 

I det unga universum var gasen mellan stjärnor och galaxer ogenomskinlig. Stjärnljus kunde inte ses från en stjärna till nästa. Vi kan inte se in i denna tid. Men 1 miljard år efter bigbang hade gasen blivit helt genomskinlig.  Det gick att se universums stjärnor likt vi kan se dem i dag.

Nya data från NASA: s James Webb Space Telescope har identifierat orsaken: Galaxernas stjärnor hade då emitterat tillräckligt med ljus för att värma och jonisera gasen runt dem vilket rensade upp joniseringens täta skymning under en tidsrymd av hundratals miljoner år.

Citerar från vikipedia för att förklara hur Webbtelekopet ser. "Teleskopet är ett IR-teleskop vilket innebär att det registrerar infraröd strålning. Det har även förmåga att uppfatta delar av det synliga ljuset. Fördelar med observationer i infrarött är att det är lättare att tränga genom regioner fyllda av rymdstoft samt att kalla objekt som bruna dvärgar och exoplaneter primärt utsänder sin strålning i infrarött. Dessutom blir det betydligt lättare att observera det unga universum eftersom de tidigaste objekten är rödförskjutna på grund av universums expansion". Slut citat.

Studien från en forskargrupp ledd av Simon Lilly från ETH Zürich i Schweiz, är de senaste insikterna om en tidsperiod som kallas återjoniseringstiden 

Forskare har länge sökt definitiva bevis för att förklara omvandlingen. De nya resultaten visar  återjoniseringsperioden. Webbteleskopet visar inte bara tydligt att dessa transparenta regioner fanns runt galaxer, vi har också mätt hur stora de var, beskriver Daichi Kashino från Nagoya University i Japan, huvudförfattaren till lagets första studier. I Webbs data ser vi då hur galaxer återjoniserar gasen runt dem.

Webbs data visar att dessa tidiga relativt små galaxer drev återjoniseringen och rensade massiva områden i rymden runt dem. Under de kommande hundra miljoner åren fortsatte dessa transparenta "bubblor" att växa sig större och större och så småningom smälta samman och få hela universum att bli transparent (och universum möjligt att se). Lillys team riktade avsiktligt in på en tid strax före slutet av återjoniseringeran då  universum inte var helt ljusgenomsläppligt och inte riktigt ogenomskinligt då det innehöll ett lapptäcke av gas i olika tillstånd.

Forskare riktade Webb i riktning mot en kvasar - ett extremt lysande aktivt supermassivt svart hål. 

Denna kvasars ljus färdades mot oss genom skilda gasfält absorberades det antingen av gas som var ogenomskinlig eller rörde sig fritt genom transparent gas. Teamets banbrytande resultat var endast möjliga genom att para ihop Webbs data med observationer från den centrala kvasaren med hjälp av  W. M. Keck-observatoriet på Hawaii och Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope och Magellan-teleskopet vid Las Campanas-observatoriet, sistnämnda i Chile. "Genom att belysa gas längs denna siktlinje ger kvasaren oss omfattande information om gasens sammansättning och tillstånd, beskrev Anna-Christina Eilers från MIT i Cambridge, Massachusetts.

Forskarna använde sedan Webb för att identifiera galaxer nära denna siktlinje och visade att galaxerna i allmänhet är omgivna av transparenta områden med cirka 2 miljoner ljusårs radie. Med andra ord bevittnade Webb galaxer i färd med att rensa utrymmet runt dem i slutet av återjoniseringstiden (och då ses i optiska telekop). För att sätta detta i perspektiv är området som dessa galaxer har rensat ungefär som utrymmet mellan Vintergatan och vår närmaste granne, Andromedagalaxen.

Fram till nu hade forskare inte hittat definitiva bevis på vad som orsakade återjoniseringen först med data från Webbteleskopet förstod man.

Det mest massiva svarta hål som är känt i det tidiga universum väger 10 miljarder gånger mer än solens massa. Vi kan fortfarande inte förklara hur kvasarer kunde växa sig så stora så tidigt i universums historia, skriver Eilers.

Teamets första publikationer inkluderar "EIGER I. ett stort urval av emitterande galaxer vid 5,3 < z < 6,9 och direkta bevis för lokal återjonisering av galaxer", ledd av Kashino, "EIGER II. första spektroskopiska karakteriseringen av unga stjärnor och joniserad gas associerad med stark Hβ- och [OIII]-linjeemission i galaxer vid z = 5 - 7 med JWST", ledd av Matthee, och "EIGER III. JWST/NIRCam observationer av den ultralysande högrödförskjutningskvasaren J0100+2802", ledd av Eilers och som att publicerades i The Astrophysical Journal den 12 juni 2023.

Bild från https://hmn.wiki/sv/Reionization av en Schematisk tidslinje för universum som visar återjoniseringens plats i den kosmiska historien