Dvärggalaxer har återjoniserat universum i dess tidigaste tid.

 

Mycket återstår att förstå om universums tidiga historia den tid som kallas återjoniseringens era. Det var en period av mörker utan några stjärnor eller galaxer, fylld med en tät dimma av vätgas fram tills de första stjärnorna joniserade gasen omkring dem och ljuset började färdas genom gasen. Astronomer har tillbringat årtionden med att försöka identifiera de källor som sände ut strålning som var tillräckligt kraftfull för att gradvis rensa bort denna vätedimma som täckte det unga universum.

Ett forskningsprogram med namnet Ultradeep NIRSpec och NIRCam ObserVations before the Epoch of Reionization (UNCOVER) arbetade med både avbildning och spektroskopiska observationer av linsklustret från Abell2744.  Abell 2744 är en samling av galaxer.

 Ett internationellt team av astronomer använde gravitationslinsning på detta mål, även känt som Pandoras hop för att undersöka källorna till universums återjonisering. Gravitationslinsen förstorar och förvränger utseendet på avlägsna galaxer, så att de ser väldigt annorlunda ut och ses närmre än de i förgrunden.

Galaxhopens "lins" är så massiv att den förvränger själva rymden så mycket att ljus från avlägsna galaxer som passerar genom den förvrängda rymden också får ett förvrängt utseende. Förstoringseffekten gjorde det möjligt för teamet att studera mycket avlägsna ljuskällor bortom Abell 2744, vilket avslöjade åtta extremt ljussvaga galaxer som varit omöjliga att upptäcka, även för Webbteleskopet.

Forskarlaget fann att dessa ljussvaga galaxer är enorma producenter av ultraviolett ljus, på nivåer som är fyra gånger högre än vad man tidigare antagit möjligt. Det betyder att de flesta fotoner som återjoniserade universum sannolikt kom från dvärggalaxer.

– Upptäckten avslöjar den avgörande roll som ultraljussvaga galaxer spelade i det tidiga universums utveckling, beskriver Iryna Chemerynska vid Institut d'Astrophysique de Paris i Frankrike. – De producerade joniserande fotoner som omvandlade neutralt väte till joniserad plasma till kosmisk återjonisering. Det belyser vikten av att förstå galaxer med låg massas betydelse i universums historia.

"Dessa kosmiska kraftpaket avger tillsammans mer än tillräckligt med energi för att återjonisera", tillade teamledaren Hakim Atek, också från Institut d'Astrophysique de Paris och huvudförfattare till artikeln som beskriver detta resultat. Trots sin ringa storlek är dessa galaxer med låg massa produktiva producenter av energirik strålning och deras förekomst under denna period är så betydande att deras kollektiva inflytande kunde förändra hela universums tillstånd.

För att komma fram till denna slutsats kombinerade teamet först extremt känsliga Webb-avbildningsdata med bilder av Abell 2744 från NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble för att välja ut extremt ljussvaga galaxkandidater under återjoniseringens epok.

Detta följdes av spektroskopi med Webbs Near-InfraRed Spectrograph (NIRSpec). Instrumentets Multi-Shutter Assembly användes för att fånga flera spektra av dessa ljussvaga galaxer. Det här är första gången som forskare på ett tillförlitligt sätt har upptäckt hur vanliga ljussvaga galaxer är. Resultaten bekräftar att de var den vanligaste typen av galaxer under återjoniseringsepoken. Detta är också första gången som dessa galaxers joniserande kraft har mätts vilket gjorde det möjligt för astronomerna att fastställa att de producerade tillräckligt med energirik strålning för att jonisera det unga universum.

Bild vikipedia Schematisk tidslinje över universum, som visar återjoniseringens plats i den kosmiska historien.