Årstiderna förändras för båda hemisfärerna och det är inte ovanligt att vakna upp till underbara, mystiska virvlar av dimma. Det vi upplever här på jorden är vattenånga, men universum var en gång fyllt med en dimma av vätgas. Allt eftersom timmarna fortskrider bränner solen långsamt av den – tyst avslöjar träd, hus och vägen framför dig. I tid efter att expansionen började sveptes den elektriskt neutrala vätgasen långsamt bort av ljuset från ultraviolett strålning från tidiga galaxer...
Genom att använda Very Large Telescope (VLT) som en 'tidsmaskin', skär ett team av astronomer igenom det kosmiska molnlagret för att se några av de mest avlägsna galaxer som hittills registrerats – en tillbakablick mellan 780 miljoner och en miljard år efter den stora Smäll. Dessa antediluvianska galaxer exciterade gasen, vilket gjorde den elektriskt laddad (joniserad), den blev gradvis genomskinlig för ultraviolett ljus. Även om du kanske hävdar att denna process är tekniskt känd som återjonisering, är det teori att det finns en kort tidslinje när väte också joniserades.
'Arkeologer kan rekonstruera en tidslinje från det förflutna från artefakterna de hittar i olika lager av jord. Astronomer kan bli bättre: vi kan titta direkt in i det avlägsna förflutna och observera det svaga ljuset från olika galaxer i olika stadier i den kosmiska evolutionen, förklarar Adriano Fontana, från INAF Rome Astronomical Observatory som ledde detta projekt. 'Skillnaderna mellan galaxerna berättar för oss om de förändrade förhållandena i universum under denna viktiga period, och hur snabbt dessa förändringar inträffade.'
Som vi vet från spektroskopi har varje grundämne sin egen signatur – emissionslinjerna – och den starkaste i ultraviolett ljus är Lyman-alfa-linjen som genereras från väte. Denna djärva spektrala signatur är lätt att känna igen – även på långt avstånd. Genom att observera Lyman-alfa-linjen för fem mycket avlägsna galaxer kunde teamet fastställa två kritiska faktorer: deras avstånd genom rödförskjutning och hur snart de kunde upptäckas. Genom denna process kunde astronomerna sedan fastställa hur mycket Lyman-alfa-emissionen återabsorberades av den neutrala vätgasdimman och skapa en tidslinje... Ungefär som att registrera vilken minut varje landmärke dyker upp igen när markdimma lättar och se den långa vägen framåt .
'Vi ser en dramatisk skillnad i mängden ultraviolett ljus som blockerades mellan de tidigaste och senaste galaxerna i vårt prov', säger huvudförfattaren Laura Pentericci vid INAF Rome Astronomical Observatory. 'När universum bara var 780 miljoner år gammalt var detta neutrala väte ganska rikligt och fyllde från 10 till 50% av universums volym. Men bara 200 miljoner år senare hade mängden neutralt väte sjunkit till en mycket låg nivå, liknande det vi ser idag. Det verkar som att återjonisering måste ha skett snabbare än astronomer tidigare trodde.'
Som alltid finns det lite mer i historien. I det här fallet, genom att förstå hastigheten med vilken det gamla absorberande hindret började blekna, kunde forskare också härleda källan till den kraftfulla ultravioletta strålningen. Kan det vara första generationens stjärnor – eller till och med arbetet med urtidssvarta hål?
'Den detaljerade analysen av det svaga ljuset från två av de mest avlägsna galaxerna vi hittade tyder på att den allra första generationen stjärnor kan ha bidragit till den observerade energiproduktionen', säger Eros Vanzella från INAF Trieste Observatory, en medlem av forskargruppen . 'Dessa skulle ha varit väldigt unga och massiva stjärnor, ungefär fem tusen gånger yngre och hundra gånger mer massiva än solen, och de kan ha kunnat lösa upp urdimman och göra den genomskinlig.'
För att bevisa något kommer det att krävas mycket mer forskning och några mycket exakta mätningar – sådana som redan är i planeringsstadiet för det framtida ESO European Extremely Large Telescope. Men under tiden använde teamet den stora ljusinsamlingskraften hos den 8,2 meter långa VLT:en för att utföra spektroskopiska observationer och riktade in sig på galaxer som först identifierades av NASA/ESA Hubble Space Telescope och i djupa bilder från VLT.
Ursprunglig berättelsekälla: ESO:s pressmeddelande . För vidare läsning: Undersöker de tidigaste galaxerna och återjoniseringens epok .