Denna bilden, tagen med NASA/ESA rymdteleskop Hubble, visar en massiv galaxhop, cirka 4,6 miljarder ljusår bort. Längs dess gränser är fyra ljusa bågar synliga; dessa är kopior av samma avlägsna galax, med smeknamnet Sunburst Arc. Sunburst Arc-galaxen är nästan 11 miljarder ljusår bort och ljuset från den linsas in i flera bilder genom gravitationslinser. Sunburst Arc är bland de ljusstarkaste linsgalaxer som är kända och dess bild är synlig minst 12 gånger inom de fyra bågarna. Tre bågar syns uppe till höger i bilden, den fjärde bågen nere till vänster. Den sista är delvis skymd av en ljus förgrundsstjärna, som ligger i Vintergatan. Kredit:ESA/Hubble, NASA, Rivera-Thorsen et al.
Astronomer som använder NASA/ESA-rymdteleskopet Hubble har observerat en galax i universums avlägsna regioner som verkar duplicerad minst 12 gånger på natthimlen. Denna unika syn, skapad av stark gravitationslins, hjälper astronomer att få en bättre förståelse av den kosmiska eran som kallas återjoniseringens epok.
Den här nya bilden från NASA/ESA rymdteleskop Hubble visar ett astronomiskt objekt vars bild multipliceras med effekten av stark gravitationslins. Galaxen, med smeknamnet Sunburst Arc, är nästan 11 miljarder ljusår bort från jorden och har linsats in i flera bilder av ett massivt kluster av galaxer 4,6 miljarder ljusår bort.
Massan av galaxhopen är tillräckligt stor för att böja och förstora ljuset från den mer avlägsna galaxen bakom den. Denna process leder inte bara till en deformation av ljuset från objektet, men också till en multiplikation av bilden av den linsade galaxen.
I fallet med Sunburst Arc ledde linseffekten till minst 12 bilder av galaxen, fördelade över fyra stora bågar. Tre av dessa bågar är synliga uppe till höger i bilden, medan en motbåge är synlig i nedre vänstra delen – delvis skymd av en ljus förgrundsstjärna i Vintergatan.
Hubble använder dessa kosmiska förstoringsglas för att studera föremål som annars är för svaga och för små för till och med dess utomordentligt känsliga instrument. Sunburst Arc är inget undantag, trots att den är en av de ljusaste gravitationslinsgalaxerna som är kända.
Denna bilden, tagen med NASA/ESA rymdteleskop Hubble, visar en av fyra bågar som bildas av ljuset från galaxen med smeknamnet Sunburst Arc. Skapad av stark gravitationslins, denna ljusa ljusbåge består av minst fyra kopior av bilden av en enda galax. Den linsade galaxen är cirka 11 miljarder ljusår bort. Kredit:ESA/Hubble, NASA, Rivera-Thorsen et al.
Linsen gör olika bilder av Sunburst Arc mellan 10 och 30 gånger ljusare. Detta gör att Hubble kan se strukturer så små som 520 ljusår tvärs över - en sällsynt detaljerad observation för ett objekt som är så långt borta. Detta jämförs ganska bra med stjärnbildande regioner i galaxer i det lokala universum, gör det möjligt för astronomer att studera galaxen och dess miljö i detalj.
Hubbles observationer visade att Sunburst Arc är en analog till galaxer som existerade vid en mycket tidigare tidpunkt i universums historia:en period som kallas återjoniseringens epok – en era som började bara 150 miljoner år efter Big Bang.
Återjoniseringens epok var en nyckelera i det tidiga universum, en som avslutade den "mörka medeltiden", epoken innan de första stjärnorna skapades när universum var mörkt och fyllt med neutralt väte. När de första stjärnorna bildades, de började utstråla ljus, producerar de högenergifotoner som krävs för att jonisera det neutrala vätet.
Detta omvandlade den intergalaktiska materien till den mestadels joniserade formen i vilken den existerar idag. Dock, att jonisera intergalaktiskt väte, Högenergistrålning från dessa tidiga stjärnor skulle ha behövt fly sina värdgalaxer utan att först absorberas av interstellär materia. Hittills har bara ett litet antal galaxer visat sig "läcka" högenergifotoner ut i rymden. Hur detta ljus flydde från de tidiga galaxerna förblir ett mysterium.
Analysen av Sunburst Arc hjälper astronomer att lägga till ytterligare en bit till pusslet – det verkar som om åtminstone några fotoner kan lämna galaxen genom smala kanaler i ett gasrikt neutralt medium. Detta är den första observationen av en länge teoretiserad process. Även om denna process sannolikt inte är den huvudsakliga mekanismen som ledde till att universum blev återjoniserat, det kan mycket väl ha gett en avgörande push.
Dokumentet som beskriver dessa observationer kommer att visas i Vetenskap den 8 november 2019.
