Zobaczyli coś niemożliwego. Galaktyka świeci, choć nie powinna

Wczesne światło kosmosu we mgle

Wszechświat znów zaskoczył naukowców. Dzięki teleskopowi Jamesa Webba zespół JADES (James Webb Space Telescope Advanced Deep Extragalactic Survey) zaobserwował galaktykę JADES-GS-z13-1, której – zgodnie z teorią – nie powinniśmy w ogóle widzieć. A jednak… wczesne światło kosmosu przebiło się przez mrok. I świeci do dziś.

Ta kosmiczna staruszka pojawiła się zaledwie 330 milionów lat po Wielkim Wybuchu. To jak zdjęcie z dzieciństwa wszechświata – zrobione jeszcze zanim nauczył się chodzić. Problem w tym, że w tamtym czasie wszystko było wciąż spowite gęstą mgłą z neutralnego wodoru. A to oznacza, że światło z tak odległej przeszłości powinno być dla nas całkowicie niewidoczne.

Teleskop Webba jednak coś uchwycił – emisję Lyman-alfa, czyli charakterystyczny rodzaj światła emitowanego przez wzbudzone atomy wodoru. Normalnie można je obserwować w wielu galaktykach. Ale nie w epoce, gdy cały wszechświat był jeszcze „zawinięty” w nieprzepuszczalny kokon gazu. To trochę tak, jakby ktoś próbował zapalić świeczkę pod grubym, nieprzezroczystym kocem – a mimo to udałoby nam się zobaczyć jej płomień. Coś tu ewidentnie nie pasuje do znanych nam zasad fizyki.

Neutralny wodór działa bowiem jak kosmiczna zasłona – pochłania fotony i nie pozwala im swobodnie podróżować. Dopiero gdy pierwsze gwiazdy i czarne dziury zaczęły rozgrzewać otaczający je gaz, doszło do zjawiska zwanego rejonizacją – czyli rozpadu neutralnych atomów wodoru na protony i elektrony. Dzięki temu wczesne światło kosmosu mogło wreszcie się wydostać. A to wydarzyło się dopiero około miliarda lat po Wielkim Wybuchu.

Tymczasem JADES-GS-z13-1 świeci tak, jakby miała własną, prywatną „bańkę przezroczystości”. Jak to w ogóle możliwe?

Polecamy: Tajemniczy sygnał z kosmosu ma nowe wyjaśnienie. Wow! nie pochodzi od obcej cywilizacji?

Gwiazdy mityczne czy potężna dziura?

Jedna z hipotez zakłada, że światło to pochodzi od tzw. gwiazd trzeciej populacji (ang. Population III). To hipotetyczne, ogromne i ekstremalnie jasne obiekty, które miały być pierwszymi gwiazdami we wszechświecie. Ich masa i temperatura byłyby tak duże, że mogłyby skutecznie przedzierać się przez gazowe chmury i tworzyć wokół siebie przezroczyste obszary.

Byłoby to wielkie odkrycie, bo do tej pory istnienie gwiazd Pop III pozostaje tylko teorią. Problem w tym, że masa samej galaktyki JADES-GS-z13-1 może być zbyt niska, by pomieścić wystarczającą liczbę takich obiektów. Co więcej, brakuje też innych typowych sygnałów, które zwykle towarzyszyłyby ich obecności.

Druga możliwość to obecność supermasywnej czarnej dziury w centrum galaktyki. Taki obiekt, zwany AGN (Active Galactic Nucleus), potrafi pochłaniać ogromne ilości materii. Co więcej, może też wyrzucać z siebie potężne strumienie energii.

4o To mogłoby lokalnie oczyścić przestrzeń z neutralnego wodoru i umożliwić światłu ucieczkę.

„Nieoczekiwana emisja Lyman-alfa wskazuje, że galaktyka jest płodnym producentem i wyciekaczem jonizujących fotonów. Sugeruje to, że masywne, gorące gwiazdy lub aktywne jądro galaktyczne utworzyły wczesny region zjonizowany, aby zapobiec całkowitemu tłumieniu emisji Lyman-alfa” – napisali naukowcy z NASA i Europejskiej Agencji Kosmicznej cytowani przez portal Popular Mechanics.

Wczesne światło kosmosu: pytania bez odpowiedzi

To odkrycie nie tylko zaskoczyło badaczy – rozbudziło też ich wyobraźnię. Jeśli galaktyki takie jak JADES-GS-z13-1 potrafiły samodzielnie rozświetlać mrok młodego wszechświata, to znaczy, że nasza wiedza o procesie rejonizacji może być niepełna. Być może to wczesne światło kosmosu sugeruje, że zachodziła ona nierównomiernie – w różnych miejscach i w różnym tempie.

„To, co widzimy, może być dowodem na to, że galaktyki były w stanie szybciej tworzyć wokół siebie przezroczyste obszary” – powiedział dr Kevin Hainline z University of Arizona, członek zespołu badawczego JADES (źródło). „Albo że mamy do czynienia z procesami, których jeszcze nie potrafimy opisać”.

Szukasz treści, które naprawdę dają do myślenia? Sięgnij po kwartalnik Holistic News!

List z czasów, gdy nie było jeszcze światła

Choć JADES-GS-z13-1 to tylko jedna z miliardów galaktyk, jej odkrycie przypomina nam, jak niewiele nadal wiemy o pierwszych chwilach istnienia wszechświata. To coś w rodzaju listu z zamierzchłej przeszłości. Tyle że zamiast słów mamy fotony. Podróżowały przez 13,5 miliarda lat, by przekazać nam historię, o jakiej nie mieliśmy pojęcia.

Naukowcy przyglądają się teraz kolejnym obiektom z epoki ciemności. Próbują odpowiedzieć na pytanie, czy JADES-GS-z13-1 to wyjątek. A może to pierwszy zwiastun nowej, nieznanej dotąd opowieści o wczesnym kosmosie? Jedno jest pewne – niebo nadal kryje wiele tajemnic. I czasem najjaśniejsze światło pochodzi z miejsc, które według teorii powinny być pogrążone w całkowitym mroku.

Polecamy: Tajemnicze zachowanie gigantycznej czarnej dziury. Astronomowie zaskoczeni