Cine "a aprins", de fapt, lumina în Univers? Astronomii pun sub semnul întrebării rolul supernovelor

Un nou studiu pune sub semnul întrebării una dintre explicațiile acceptate până acum despre evoluția timpurie a Universului. Supernovele, considerate multă vreme un factor esențial în risipirea ceții cosmice care împiedica trecerea luminii, ar fi putut avea, de fapt, efectul opus, sugerează cercetătorii.

La aproximativ 400.000 de ani după Big Bang, Universul s-a răcit suficient pentru ca atomii să înceapă să se formeze. Hidrogenul neutru rezultat a învăluit însă cosmosul într-o adevărată ceață, care bloca lumina ultravioletă și făcea Universul opac.

Situația s-a schimbat după apariția primelor stele și formarea galaxiilor. Radiațiile emise de acestea au ionizat atomii de hidrogen, transformându-i în protoni și electroni. Astfel, lumina a putut să traverseze mai ușor spațiul cosmic.

Procesul este cunoscut drept Epoca Reionizării și reprezintă una dintre cele mai importante tranziții din istoria Universului. Cu toate acestea, astronomii nu au stabilit încă exact ce mecanisme au declanșat fenomenul și cum s-a desfășurat.

„Nu știm exact ce a cauzat reionizarea sau cum a evoluat. Știm că a avut loc, dar nu avem răspunsuri complete la aceste întrebări”, a declarat Cody Carr, astronom la Universitatea din Michigan și autorul principal al studiului, notează Science Daily.

Supernovele ar fi putut împiedica lumina să iasă din galaxii

Până acum, astrofizicienii considerau că supernovele, exploziile care marchează moartea unor stele masive, au avut un rol important în eliminarea ceții cosmice. Aceste evenimente ar fi generat vânturi galactice puternice, care au ajutat radiațiile ultraviolete ionizante să se elibereze din galaxii.

Noul studiu, publicat în revista Nature Astronomy, contestă însă această explicație. Cercetătorii au descoperit indicii că supernovele ar fi putut avea efectul contrar, blocând o parte dintre fotonii de radiație ultravioletă cunoscuți drept fotoni Lyman continuum (LyC), implicați în ionizarea hidrogenului.

„Cel mai interesant lucru despre lucrarea noastră este observația că cei mai puternici emițători LyC nu au vânturi galactice rapide. Aceasta contestă noțiunea că galaxiile au nevoie de vânturi rapide conduse de supernove pentru a permite scăparea LyC”, a explicat Carr.

Pentru a ajunge la aceste concluzii, echipa a folosit telescopul spațial Hubble pentru a analiza șase galaxii din Universul local, aflate la aproximativ 3,5 miliarde de ani-lumină distanță. Acestea au fost alese pentru că prezintă caracteristici asemănătoare cu cele atribuite galaxiilor din Universul timpuriu.

Galaxiile analizate sunt compacte, au diametre mai mici de 6.500 de ani-lumină și formează anual stele cu o masă totală de aproximativ 10 ori mai mare decât cea a Soarelui.

Cele mai puternice vânturi galactice, asociate cu o scăpare mai redusă a radiației

Cercetătorii au studiat spectrele luminoase ale galaxiilor, care oferă informații despre compoziția lor chimică, originea și viteza vânturilor stelare.

Rezultatele au arătat că galaxiile cele mai vechi dintre cele analizate, care prezentau și cele mai rapide vânturi galactice generate de supernove, permiteau unei cantități mai mici de radiații ionizante să se elibereze în spațiul din jur.

Observația contrazice o parte dintre simulările cosmologice existente, potrivit cărora proporția fotonilor LyC care reușesc să iasă din galaxii ar crește după apariția vânturilor provocate de supernove.

„În general, rezultatele noastre sunt în dezacord cu majoritatea simulărilor cosmologice”, a spus Carr.

Prin urmare, supernovele nu ar fi fost principalul motor al Epocii Reionizării, așa cum se credea, ci ar fi putut chiar să încetinească procesul prin care radiația ultravioletă a ajutat la transformarea Universului opac într-unul transparent.

Cercetătorii spun că sunt necesare observații suplimentare, pe baza unui număr mai mare de galaxii și cu instrumente capabile să ofere imagini mai detaliate, pentru a înțelege mai bine ce a pus capăt „epocii întunecate” a Universului.