Datorsimulering av materiens fördelning i universum. Orange regioner värd galaxer; blå strukturer är gas och mörk materia. En studie från University of California visade att ogenomskinliga områden i universum är som de stora tomrummen i galaxfördelningen i denna bild eftersom för lite ljus från galaxerna kan nå sådana områden och göra dem genomskinliga. Kredit:TNG Collaboration
University of California astronomer, inklusive tre från UCLA, har löst ett mysterium om det tidiga universum och dess första galaxer.
Astronomer har vetat att för mer än 12 miljarder år sedan, cirka 1 miljard år efter Big Bang, gasen i rymden var, i genomsnitt, mycket mer ogenomskinlig än vad det är nu i vissa regioner, även om opaciteten varierade mycket från plats till plats. Men de var inte säkra på vad som orsakade dessa variationer.
För att ta reda på varför skillnaderna uppstod, astronomerna använde ett av världens största teleskop, Subaru-teleskopet på Mauna Kea på Hawaii, att söka efter galaxer med unga stjärnor i ett exceptionellt stort område i rymden – 500 miljoner ljusår tvärs över – där de visste att den intergalaktiska gasen var extremt ogenomskinlig.
Om regionen hade ett ovanligt litet antal galaxer, forskarna skulle kunna dra slutsatsen att stjärnljus inte kunde tränga så långt som förväntat genom den intergalaktiska gasen; om den hade ett ovanligt stort antal galaxer, implikationen skulle vara att regionen hade svalnat avsevärt under de föregående flera hundra miljoner åren. (Att ha få galaxer i en region skulle inte bara betyda att det fanns mindre ljus skapat av dessa galaxer, men också att ännu mer ogenomskinlig gas bildades, så ljuset kunde inte resa så långt som astronomerna hade förväntat sig.)
"Det var ett sällsynt fall inom astronomi där två konkurrerande modeller, båda var övertygande på sitt eget sätt, erbjöd exakt motsatta förutsägelser, och vi hade tur att dessa förutsägelser var testbara, "sa Steven Furlanetto, en UCLA-professor i astronomi och en medförfattare till forskningen.
Forskarna fann att regionen innehåller mycket färre galaxer än väntat - tydliga bevis för att stjärnljus inte kunde ta sig igenom. Bristen på galaxer kan vara anledningen till att denna region är så ogenomskinlig.
"Det är inte så att opaciteten är en orsak till bristen på galaxer, " sa Furlanetto. "Istället, det är tvärtom. "
De drog slutsatsen att eftersom gasen i rymden hålls genomskinlig av ultraviolett ljus från galaxer, färre närliggande galaxer kan göra det grumligare.
Forskningen publiceras i Astrofysisk tidskrift .
Under de första miljarderna åren efter Big Bang, ultraviolett ljus från de första galaxerna fyllde universum med gas i rymden. Detta skulle ha inträffat tidigare i regioner med fler galaxer, slutade astronomerna. Astronomerna planerar att ytterligare studera om tomrummet och andra liknande det kommer att avslöja ledtrådar om hur de första generationerna av galaxer upplyste universum under den tidiga perioden. Furlanetto sa att astronomerna hoppas att studier av samspelet mellan galaxer och gas i rymden kommer att avslöja mer om hur det intergalaktiska ekosystemet tog form under den perioden av det tidiga universum.
