Astronomer har upptäckt en lysande galax som fångades i färd med att återjonisera sin omgivande gas bara 800 miljoner år efter Big Bang. Forskningen, ledd av Romain Meyer, Ph.D. student vid UCL i London, STORBRITANNIEN, har presenterats idag vid det virtuella årliga mötet för European Astronomical Society (EAS).

Att studera de första galaxerna som bildades för 13 miljarder år sedan är avgörande för att förstå vårt kosmiska ursprung. Ett av de aktuella heta ämnena inom extragalaktisk astronomi är "kosmisk återjonisering", den process i vilken den intergalaktiska gasen joniserades (atomer strippade från sina elektroner). Kosmisk återjonisering liknar ett olöst mord:vi har tydliga bevis för det, men vem gjorde det, hur och när? Vi har nu starka bevis för att väteåterjonisering avslutades för cirka 13 miljarder år sedan, under universums första miljarder år, med bubblor av joniserad gas som långsamt växer och överlappar varandra. Objekten som kan skapa sådana joniserade vätebubblor har dock förblivit mystiska fram till nu:upptäckten av en lysande galax där 60-100 % av joniserande fotoner flyr, är troligen ansvarig för att jonisera sin lokala bubbla. Detta tyder på att fallet är närmare löst.

De två huvudsakliga misstänkta för kosmisk återjonisering är vanligtvis 1) en population av många svaga galaxer som läcker ~10% av deras energirika fotoner, och 2) en "oligarki" av lysande galaxer med en mycket större andel (> 50 %) av fotoner som flyr ut varje galax. I vilket fall, dessa första galaxer var mycket annorlunda än de idag:galaxer i det lokala universum är mycket ineffektiva läckare, med bara <2-3% av joniserande fotoner flyr sin värd. För att förstå vilka galaxer som styrde kosmisk återjonisering, astronomer måste mäta de så kallade flyktfraktionerna av galaxer under återjoniseringstiden.

Detekteringen av ljus från exciterade väteatomer (den så kallade Lyman-alfa-linjen) kan användas för att sluta sig till andelen flyktiga fotoner. Å ena sidan, Sådana upptäckter är sällsynta eftersom galaxer från återjoniseringseran är omgivna av neutral gas som absorberar den karaktäristiska väteemissionen. Å andra sidan, om denna vätesignal detekteras representerar den en "rykande pistol" för en stor joniserad bubbla, vilket betyder att vi har fångat en galax som återjoniserar sin omgivning. Storleken på bubblan och galaxens ljusstyrka avgör om den är ensam ansvarig för att skapa denna joniserade bubbla eller om osynliga medbrottslingar är nödvändiga.

Upptäckten av en lysande galax 800 miljoner år efter Big Bang stöder scenariot där en "oligarki" av ljusa läckor avger de flesta joniserande fotoner. "Det är första gången vi kan peka på ett föremål som är ansvarigt för att skapa en joniserad bubbla, utan behov av bidrag från osynliga galaxer, ", kommenterar Meyer. "Ytterligare observationer med det kommande rymdteleskopet James Webb kommer att göra det möjligt för oss att ytterligare studera vad som sannolikt är en av de bästa misstänkta för det olösta fallet med kosmisk återjonisering."