Για πρώτη φορά, οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι γνωρίζουν τι ακριβώς προκάλεσε την ανάφλεξη του Σύμπαντος στην εποχή που ονομάζουμε «κοσμική αυγή». Σύμφωνα με δεδομένα από τα τηλεσκόπια Hubble και James Webb, οι πρώτες ελεύθερες φωτονικές ακτίνες δεν προήλθαν από τεράστιους γαλαξίες ή υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, όπως θεωρούσαν πολλοί, αλλά από μικροσκοπικούς, νάνους γαλαξίες που άναψαν ξαφνικά, διαλύοντας το πέπλο υδρογόνου που σκέπαζε το πρώιμο Διάστημα. Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο Nature.
Η αστροφυσικός Ίρινα Τσεμερίνσκα από το Ινστιτούτο Αστροφυσικής του Παρισιού εξηγεί: «Αυτή η ανακάλυψη αποκαλύπτει τον καθοριστικό ρόλο που έπαιξαν οι εξαιρετικά αμυδροί γαλαξίες στην εξέλιξη του πρώιμου Σύμπαντος. Παρήγαν ιονίζουσα ακτινοβολία που μετέτρεψε το ουδέτερο υδρογόνο σε ιονισμένο πλάσμα κατά τη διάρκεια της κοσμικής επαναϊονίσεως».
Λίγα λεπτά μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το Σύμπαν ήταν μια θάλασσα ιονισμένου πλάσματος. Το φως δεν μπορούσε να διαδοθεί, καθώς τα φωτόνια συγκρούονταν με τα ελεύθερα ηλεκτρόνια, κρατώντας το Διάστημα βυθισμένο στο σκοτάδι. Μετά από περίπου 300.000 χρόνια, καθώς η θερμοκρασία έπεφτε, πρωτόνια και ηλεκτρόνια συνδυάστηκαν σχηματίζοντας ουδέτερο υδρογόνο. Το Σύμπαν έγινε διαφανές, αλλά χωρίς πηγές φωτός — μέχρι να σχηματιστούν τα πρώτα άστρα.
Αυτά τα πρώτα άστρα, με την ισχυρή τους υπεριώδη ακτινοβολία, άρχισαν να «ξεφλουδίζουν» τα ηλεκτρόνια από τα άτομα υδρογόνου, προκαλώντας την επαναϊονίση του διαστρικού αερίου. Περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το Σύμπαν είχε γίνει πλήρως διαφανές — τα «φώτα» είχαν ανάψει.
Η αποστολή του James Webb σχεδιάστηκε εν μέρει για να ρίξει φως σε αυτήν ακριβώς την εποχή. Τα νέα του δεδομένα, σε συνδυασμό με εκείνα του Hubble, δείχνουν ότι οι πρωταγωνιστές της επαναϊονίσεως δεν ήταν οι μεγάλοι γαλαξίες, αλλά οι αμέτρητοι νάνοι που γέμιζαν το πρώιμο Σύμπαν.
Η ομάδα του αστροφυσικού Χακίμ Ατέκ, επίσης από το Ινστιτούτο Αστροφυσικής του Παρισιού, μελέτησε την περιοχή του υπερσμήνους γαλαξιών Abell 2744, το οποίο λειτουργεί ως «κοσμικός φακός» — η τεράστια μάζα του καμπυλώνει τον χωροχρόνο, μεγεθύνοντας το φως μακρινών αντικειμένων. Με τη βοήθεια του Webb, οι ερευνητές κατάφεραν να δουν απειροελάχιστους νάνους γαλαξίες της πρώτης γενιάς και να αναλύσουν το φάσμα τους.
Τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά: οι νάνοι αυτοί είναι εκατό φορές περισσότεροι από τους μεγάλους γαλαξίες και παράγουν συλλογικά τετραπλάσια ποσότητα ιονίζουσας ακτινοβολίας. «Αυτά τα κοσμικά “μικροεργοστάσια” εκπέμπουν αρκετή ενέργεια ώστε να αλλάξουν ριζικά την κατάσταση του Σύμπαντος», δήλωσε ο Ατέκ.
Παρότι η μελέτη αφορά μία μόνο περιοχή του ουρανού, τα συμπεράσματα θεωρούνται τα πιο ισχυρά μέχρι σήμερα για το ποιοι «άναψαν τα φώτα» στο Σύμπαν. Οι ερευνητές σχεδιάζουν τώρα να εξετάσουν περισσότερες περιοχές μέσω βαρυτικών φακών, για να επιβεβαιώσουν αν τα ευρήματα είναι αντιπροσωπευτικά σε κοσμική κλίμακα.
Όπως σημείωσε ο αστροφυσικός Θεμίγια Ναναγιακάρα του Πανεπιστημίου Swinburne της Αυστραλίας, «με το James Webb έχουμε πλέον εισέλθει σε αχαρτογράφητα εδάφη· ανοίγονται νέα, συναρπαστικά ερωτήματα για το πώς ξεκίνησε η ιστορία του φωτός και της ίδιας της ύπαρξής μας».
