في بداية الوقت تقريبًا ، كان الظلام يلف الكون. ثم أنتجت المجرات المبكرة نجومًا مشرقة وساخنة تسربت الضوء اللامع من الفضاء بين المجرات عبر قنوات صغيرة ، مما جعل الكون شفافًا.
هذا هو الاستنتاج من صور "مرآة" جديدة رائعة تم التقاطها لمجرة بعيدة تُعرف باسم أمة الله. عندما كان الكون مجرد طفل ، كان يتألف من جزيئات ساخنة ، ولكنها تبرد بسرعة. بمجرد أن يبرد الكون بما فيه الكفاية ، تتحد البروتونات والإلكترونات لتكوين هيدروجين محايد ، والذي غطى الكون في الظلام ، مما يجعله غير قابل للرصد في الطيف الكهرومغناطيسي ، وفقًا لمرصد Haystack من MIT. خلال هذه الفترة ، المعروفة باسم العصور المظلمة ، تم امتصاص أي إشعاع ينبعث من غاز الهيدروجين.
ثم ، بعد مليار سنة أو ما بعد الانفجار العظيم ، خلال "عصر إعادة التأيين" ، أدت موجة هائلة من الطاقة إلى تأين الغاز ، وقطعت الإلكترونات من ذرات الهيدروجين وتنتج البلازما. قال المؤلف الرئيسي ثوغر إميل ريفيرا-ثورسن ، زميل ما بعد الدكتوراه في الجامعة ، إن هذا التأين قد حدث بفضل ضوء الأشعة فوق البنفسجية النشط الذي "جاء على الأرجح من نجوم صغيرة جدًا ومشرقة جدًا وحارة جدًا وأيضًا قصيرة العمر جدًا في المجرات الأولى". أوسلو في النرويج. لكن من غير الواضح كيف حدث حدث التأين هذا بالضبط.
لمعرفة ذلك ، لجأ الباحثون إلى مجرة تسمى "Sunburst Arc" التي تقع على بعد حوالي 11 مليار سنة ضوئية (على الرغم من صعوبة معرفة مدى بعدها بالضبط في الكون المتوسع). قال ريفيرا-ثورسن ، إنه قديم بما يكفي ليكون واحدًا من أوائل المجرات التي عاودت إشعاع الكون ، لكنها قديمة بما يكفي لتعليم الباحثين شيئًا عن العملية.
في دراسة سابقة ، نظر ريفيرا ثورسن وفريقه في الإشارات الضوئية القادمة من قوس أمة الله. أشارت بعض التلميحات إلى أن الضوء المؤين هرب من هذه المجرات المبكرة من خلال بضع قنوات ضيقة ، أو ثقوب في كفن غير شفاف يغطي المجرة. وقال ريفيرا-ثورسن لـ Live Science: "لكننا لا نستطيع أن نقول أننا وجدنا هذا حتى نلاحظه بشكل مباشر".
وقال ريفيرا-ثورسن: "لذا اقترح الباحثون الكشف عن هذه الثقوب باستخدام تلسكوب هابل الفضائي" وها هو يعمل. يتم وضع Sunburst Arc بطريقة تجعل من السهل على هابل رؤيته. تعمل مجموعة متداخلة من المجرات مثل المجهر الكوني وتثني وتضخم الضوء من قوس أمة الله - والذي قد يكون خافتًا للغاية بحيث لا يمكن رؤيته - حتى يتمكن هابل من التقاطه في سلسلة من الصور. هذا التأثير المسمى بـ "عدسة الجاذبية" تنبأت به نظرية آينشتاين للنسبية العامة وهو قوي بشكل خاص في هذه الحالة ، مما أدى إلى 12 صورة مكررة للمجرة.
تم التقاط بعض هذه الصور في طيف الضوء غير المؤين ، والبعض الآخر تم التقاطها في طيف الضوء المؤين. بالنسبة للضوء المؤين ، "في الأساس كل ما يمكنك رؤيته هو نقطة واحدة صغيرة وإلا لن يكون هناك شيء". "أعتقد أن ذلك كان تأكيدًا جميلًا جدًا لفرضيتنا - أن هذا يشبه حفرة واحدة في مجرة غير شفافة تمامًا ومغطاة بالغاز."
وقالت ريفيرا ثورسن ، إن عوامل عديدة كان عليها أن تصطف للباحثين لرؤية هذا التأثير ، ولذا ، "لقد كنا محظوظين بشكل لا يصدق للعثور على هذا الشيء". على سبيل المثال ، التقطت صور هابل جميع "قطع العصير" للمجرة ، بما في ذلك الأماكن التي هرب فيها الضوء المؤين. ليس من الواضح لماذا أو كيف تشكلت هذه القنوات الضيقة في المقام الأول.
والأكثر من ذلك ، في المجرات الأكثر حداثة ، "لا نرى حقًا الكثير من هذا الإشعاع المؤين يهرب ، نرى القليل هنا وهناك". "لذا لابد أن شيئًا ما يتعلق بالخصائص الفيزيائية لهذه المجرات قد تغير بشكل كبير تمامًا بين الوقت الذي يقارب مليار سنة بعد الانفجار العظيم عندما تم إعادة تأميم الكون. في العمل المستقبلي ، يريد ريفيرا ثورسن وفريقه معرفة كيف تغيرت المجرات منذ وقت الانفجار العظيم.
قال يوري إيزوتوف ، عالم الفلك في المرصد الفلكي الرئيسي في أوكرانيا ، والذي لم يكن جزءًا من الدراسة: "إن الدليل على الهروب من الإشعاع المؤين مقنع". وقال إيزوتوف لـ Live Science إن النتائج التي توصلوا إليها مهمة لفهم كيفية تسرب الضوء من خلال المجرات التي تشكل النجوم ، وتفسيرهم أن تسرب الضوء عبر الثقوب في المجرة "يبدو معقولًا".
يوافق برايان كيتنغ ، أستاذ الفيزياء في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو ، والذي لم يكن مشاركًا في العمل. وقال كيتنغ لـ Live Science إن "المصادر التي ولدت أول فوتونات مؤينة للكون كانت تحاط بالغموض منذ فترة طويلة". "عملهم يعطي رؤى واعدة جديدة للأشياء الغامضة التي يعتقد أنها المحركات الرئيسية لعصر إعادة التأيين."
ونشرت النتائج يوم 7 نوفمبر في مجلة ساينس العلمية.
