Pierwsze światło po Wielkim Wybuchu. Naukowcy wiedzą jak powstało

Jak powstało pierwsze światło?

O początkach istnienia światła możemy dowiedzieć się dzięki danym z kosmicznych teleskopów Hubble’a i Jamesa Webba. Według astronomów źródłem pierwszego światła (a dokładniej fotonów) były galaktyki karłowate, które powstały po Wielkim Wybuchu. To właśnie one oczyściły kosmos z mgły mętnego wodoru, wypełniającego wówczas przestrzeń międzygalaktyczną.

„Odkrycie to ukazuje kluczową rolę, jaką odegrały galaktyki karłowate we wczesnej ewolucji Wszechświata. Wytworzyły one fotony jonizujące, które przekształciły neutralny wodór w zjonizowaną plazmę” – powiedziała astrofizyk Iryna Chemerynska z Institut d’Astrophysique de Paris w komunikacie dla Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA).

Jednak zanim do tego doszło, Wszechświat był pogrążony w ciemności. Kto zatem „zapalił światło”? Kilka minut po Wielkim Wybuchu kosmos wypełniała mgła zjonizowanej plazmy. Była tak gęsta, że nawet niewielka ilość światła nie mogła się przez nią przedostać. Niedługo później przestrzeń zaczęła się ochładzać. Po około 300 tysiącach lat protony i elektrony zaczęły się łączyć, tworząc neutralny wodór i niewielkie ilości helu. W ten sposób kosmos został wypełniony nową mieszaniną, która przepuszczała fale świetlne. Źródeł światła wciąż jednak było bardzo mało.

Z czasem powstały pierwsze gwiazdy, które emitowały promieniowanie w wyniku syntezy jądrowej. Było ono na tyle intensywne, że zjonizowało obecne w przestrzeni gazy. Do tego momentu Wszechświat zdążył się już znacząco rozrosnąć, a gazy były bardziej rozproszone.

Polecamy: Co było przed Wielkim Wybuchem? Badania wskazują, że inny wszechświat

Pierwsze światło. Moment, w którym Wszechświat zapłonął

Minął miliard lat od Wielkiego Wybuchu. Cała przestrzeń kosmiczna została zjonizowana. To właśnie wtedy nastąpił moment „zapalenia światła”. Odkrycie to zmienia nasze dotychczasowe postrzeganie początków światła. Wcześniej sądzono, że pierwszymi źródłami światła musiały być potężne obiekty. Niektórzy badacze twierdzili, że były to czarne dziury, wytwarzające światło podczas pochłaniania materii. Inni uważali, że to gigantyczne, formujące się galaktyki były za nie odpowiedzialne. Jak naukowcom udało się zajrzeć tak głęboko w historię Wszechświata?

Wszystko to możliwe było dzięki teleskopowi Jamesa Webba. Międzynarodowy zespół kierowany przez astrofizyka Hakima Ateka z Institutu Astrofizyki pod Paryżem wykorzystał dane dotyczące gromady galaktyk Abell 2744. Gromada ta jest na tyle masywna, że zakrzywia czasoprzestrzeń i tworzy tzw. soczewkę grawitacyjną – zjawisko, w którym masywne obiekty, takie jak galaktyki czy czarne dziury, zakrzywiają światło bardziej odległych obiektów. Działa to podobnie jak soczewka w okularach, zmieniająca bieg promieni świetlnych.

Polecamy: HOLISTIC NEWS: Psychologia spisków. Tak wierzymy w absurdalne teorie #OBSERWACJE

Soczewki grawitacyjne jako klucz do tajemnic kosmosu

Masywne obiekty swoją grawitacją wyginają światło, co powoduje, że widzimy zniekształcony, powiększony lub nawet rozdzielony obraz odległych obiektów. Dzięki temu astronomowie mogą badać bardzo dalekie zakątki Wszechświata, które w innych warunkach byłyby niedostępne. W ten sposób udało się zaobserwować galaktyki karłowate w odległych rejonach kosmosu.

Dzięki teleskopowi Webba naukowcy mogli przeanalizować widma tych galaktyk. Okazało się, że we wczesnym Wszechświecie galaktyki karłowate były znacznie liczniejsze, niż sądzono wcześniej. Były także jaśniejsze – ich liczba była aż 100 razy większa niż liczba dużych galaktyk. Co więcej, ich łączna moc promieniowania była cztery razy większa niż to, co przypisuje się dużym galaktykom.

„Wspólnie emitują więcej niż wystarczającą ilość energii, aby wykonać swoją pracę. Pomimo niewielkich rozmiarów, te galaktyki o niskiej masie są płodnymi producentami promieniowania energetycznego. Ich liczebność w tym okresie była tak znaczna, że ich zbiorowy wpływ mógł zmienić cały stan Wszechświata” – podkreślił Atek.

Przyszłe badania. Czy na pewno znamy pochodzenie pierwszego światła?

Wyniki tych badań, opublikowane w czasopiśmie naukowym Nature, nie oznaczają jednak, że bez cienia wątpliwości znamy pochodzenie światła. Naukowcy zbadali bowiem tylko jeden skrawek Wszechświata. Teraz muszą upewnić się, że ich obserwacje nie są jedynie anomalią. W tym celu planują zbadać inne obszary kosmosu.

Polecamy: Struktura kosmosu i sieć neuronowa. Podobieństwo to nie przypadek