Εξετάζοντας αρχειακά δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, ομάδα αστρονόμων στη Δανία ανακάλυψε 3 αρχέγονους γαλαξίες στα πρώτα στάδια της ανάπτυξής τους, που συσσώρευαν πάνω τους μεγάλες ποσότητες αερίων, μόλις 400-600 εκατ. χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Τα δεδομένα αυτά δείχνουν ότι οι πρώιμοι γαλαξίες όντως περιβάλλονται από αέρια, που αποτελούνται σχεδόν αποκλειστικά από υδρογόνο και ήλιο, δηλαδή τα πρώτα στοιχεία που σχηματίστηκαν στο Σύμπαν, στην διάρκεια της αρχέγονης πυρηνοσύνθεσης. Τα αέρια αυτά θα «απορροφηθούν» εντέλει μέσα τους, τροφοδοτώντας την γένεση νέων άστρων και συμβάλλοντας έτσι στην εξέλιξή τους, από μικρούς και άμορφους γαλαξίες του πρώιμου Σύμπαντος, σε μεγάλους, δομημένους και γεμάτους άστρα γαλαξίες, σαν κι αυτούς που βλέπουμε στο τοπικό μας Σύμπαν. 

«Οι γαλαξίες αυτοί μοιάζουν με νησιά που λαμπυρίζουν σε μια θάλασσα από ουδέτερα και αδιαφανή αέρια. Χωρίς το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, δεν θα μπορούσαμε να παρατηρήσουμε αυτούς τους ιδιαίτερα πρώιμους γαλαξίες, πόσο μάλλον να μάθουμε τόσα πολλά για τον σχηματισμό τους», εξήγησε ο Kasper Heintz, επικεφαλής συγγραφέας και επίκουρος καθηγητής αστροφυσικής στο Κέντρο Κοσμικής Αυγής (DAWN) του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης στη Δανία. 

Στις εικόνες του Webb, οι γαλαξίες φαίνονται σαν αχνές κόκκινες κηλίδες, το φως των οποίων απορροφάται από το ουδέτερο αέριο υδρογόνο που τους περιβάλει. «Τα αέρια πρέπει να υπάρχουν σε πολύ μεγάλες ποσότητες και να καλύπτουν μεγάλο μέρος του κάθε γαλαξία», πρόσθεσε ο Darach Watson, ένας από τους συν-συγγραφείς της σχετικής μελέτης και καθηγητής στο DAWN. «Αυτό υποδηλώνει ότι βλέπουμε την συσσώρευση ουδέτερου αερίου υδρογόνου μέσα στους γαλαξίες. Τα αέρια αυτά θα συνεχίσουν να ψύχονται, να συσσωρεύονται και να σχηματίζουν νέα άστρα». 

Λίγες μόνο εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, στην διάρκεια μιας περιόδου που είναι γνωστή ως Εποχή του Επαναϊονισμού, το Σύμπαν ήταν εντελώς διαφορετικό απ’ αυτό που παρατηρούμε γύρω μας. Τα αέρια μεταξύ των άστρων και των γαλαξιών ήταν σε μεγάλο βαθμό αδιαφανή. Στην διάρκεια αυτής της εποχής, ωστόσο, η υπεριώδης ακτινοβολία των πρώτων άστρων ιονίζει το ουδέτερο υδρογόνο που τα περιβάλλει, διασπώντας το εκ νέου σε ηλεκτρόνια και πρωτόνια. Με τον σχηματισμό, μάλιστα, των πρώτων μικρών γαλαξιών και των πρώτων κβάζαρ, η διαδικασία αυτή επιταχύνεται, ώσπου τελικά, περίπου 1 δισ. χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το σύνολο σχεδόν της μεσογαλαξιακής ύλης ιονίζεται ξανά και η Εποχή του Επαναϊονισμού φτάνει στο τέλος της. Καθώς, μάλιστα, το Σύμπαν συνεχίζει να διαστέλλεται, μετατρέπεται εντέλει σε έναν αραιό «ωκεανό» ιονισμένου υδρογόνου, που παραμένει διαφανής στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μέχρι και σήμερα, γεγονός που μας επιτρέπει να εντοπίζουμε με τα τηλεσκόπιά μας τα αναρίθμητα «νησιά» του, δηλαδή τους γαλαξίες και τα γαλαξιακά σμήνη. 

Αντιστοιχίζοντας τα δεδομένα του Webb με μοντέλα αστρογένεσης, οι ερευνητές διαπίστωσαν τέλος ότι οι γαλαξίες αυτοί απαρτίζονται κυρίως από πληθυσμούς νεαρών άστρων. «Το γεγονός ότι βλέπουμε μεγάλες ποσότητες αερίων υποδηλώνει ότι οι γαλαξίες δεν είχαν αρκετό χρόνο στην διάθεσή τους, ώστε να σχηματίσουν τα περισσότερα από τα άστρα τους», κατέληξε ο Watson. 

Η σχετική μελέτη δημοσιεύθηκε στις 24 Μάϊου στο επιστημονικό περιοδικό Science. 

Πηγή: Galaxies Actively Forming in Early Universe Caught Feeding on Cold Gas | Webb (webbtelescope.org) 

Φωτογραφία: Καλλιτεχνική αναπαράσταση γαλαξία που σχηματίζεται μερικές μόνο εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, κατά τη διάρκεια της Εποχής του Επαναϊονισμού [Credit: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)]. 

Μπορείτε να βρείτε περισσότερες πληροφορίες για την εποχή του επαναϊονισμού στο ακόλουθο άρθρο: Ο Κοσμικός Μεσαίωνας και η Εποχή του Επαναϊονισμού (eef.edu.gr) 

π