Astronomi su odavno predvideli da Lajmanova α emisija u veoma ranom univerzumu danas ne bi trebalo da se vidi.
Brzina svetlosti je 300.000 kilometara u sekundi. Svetlost udaljenijih galaksija duže putuje do Zemlje. Posmatranjem najudaljenijih galaksija ispituju se daleki krajevi univerzuma i proučava njegova prošlost. Najranije galaksije su mesta aktivnog formiranja zvezda i bogati izvori lajmanove- α emisije (nazvana prema američkom fizičaru Teodoru Lajmanu Četvrtom), svetlosti talasne dužine od 121,567 nanometara koju emituju atomi vodonika. Kada elektron u specifičnom energetskom stanju u pobuđenom atomu vodonika iz pobuđenog stanja sa n = 2 orbitale padne na svoje osnovno stanja niže energije orbitalu n = 1 on višak energije emituje kao kvant svetlosti ili foton. Kada mi uhvatimo tu svetlost možemo da identifikujemo događaj iz kojeg je ona emitovana. Lajmanova-α emisija je važna u astronomije zato što je vodonik najprisutniji element u univerzumu i zato što može da bude pobuđen energetskim procesima iz formiranja zvezda. Pomenuta emisija je znak formiranja zvezda.
U toku rekombinacije, prve faze nakon Velikog praska, univerzum se dovoljno ohladio. Manje energični i manje brzi elektroni su ušli u orbitu protona i formirali neutralne atome vodonika. Nastali su gušći oblaci gasa, stvarajući zvezde i galaksije čija svetlost postepeno rejonizuje atome vodonika. A u epohi rejonizacije, nakon epohe rekombinacije, zvezdani rasadnici i mlade galaksije bili su uronjeni u maglu ogromne količine neutralnog gasa vodonika.
Neutralni gas vodonika u međugalaktičkom prostoru sačinjen je od nepobuđenih atoma vodonika u najnižem energetskom stanju, svaki sa elektronom na orbitali n = 1. Foton, kvant svetlost koju emituje atom vodonika tokom Lajmanove α emisije, nosi energiju prelaza elektrona sa orbite n = 2 na n = 1. Kada udari u neutralni atom vodonika, ima pravu količinu energije da jonizuje atom i odvede njegov elektron do orbite 2. Neutralni gas tako apsorbuje i blokira Lajmanovu α emisiju.
Astronomi su odavno predvideli da Lajmanova α emisija u veoma ranom univerzumu danas ne bi trebalo da se vidi. Ovo nije uvek bilo podložno ispitivanju, iako su ranije primećeni primeri rane emisije vodonika. Kako je moguće da se posmatra ova emisija vodonika koja je odavno trebalo da bude apsorbovana ili raspršena?
Kalum Viten, sa Univerziteta u Kembridžu i glavni istraživač u novoj studiji kaže: „Jedno od najzagonetnijih pitanja koje su prethodna zapažanja predstavila bilo je otkrivanje svetlosti iz atoma vodonika u vrlo ranom univerzumu, koja je trebalo da bude potpuno blokirana neutralnim gasom što je nastao nakon Velikog praska”. Webb/NIRCam instrument oko većih svetlih galaksija zapaža veći promet manjih galaksija u interakciji i spajanju iz kojih dolazi emisija vodonika.
Serhio Martin-Alvares, član tima sa Univerziteta Stanford, dodaje: „Tamo gde je Hablov teleskop (Hubble Telescope) video samo veliku galaksiju, Vebov teleskop (Webb Space Telescope) vidi jato manjih galaksija u interakciji, a ovo otkriće je imalo ogroman uticaj na naše razumevanje neočekivane emisije vodonika iz nekih od prvih galaksija”. Kompjuterske simulacije ukazuju da spajanje galaksija izaziva brzo nagomilavanje zvezdane mase, a intenzivno formiranje zvezda u njima pokrenulo emisiju vodonika i očistilo delove gasa iz okruženja, omogućujući svetlosti iz vodonika da pobegne. Visoka stopa spajanja ranije neopaženih manjih galaksija je rešenje za emisiju vodonika.
Slika prikazuje EGSI8p7, svetlu galaksiju u ranom Univerzumu. Između ostalog, ovde se vidi Lajmanova α emisija, svetlosti iz pobuđenih atoma vodonika. Galaksija se nalazi u grupi mladih galaksija koje je Vebov teleskop proučavao u CEERS istraživanju. U donja dva panela izdvaja se ova daleka galaksija zajedno sa dve pratecće galaksije. Prethodna posmatranja su na njenom mestu videla samo jednu veću galaksiju.
Opis slike: Gornja slika, označena kao CEERS anketa, prikazuje kvadratne slike delova neba punih galaksija. Izvučeni kvadrat u donjem levom uglu sa oznakom Webb/NIRCam sadrži malu tačku, uvećano desno, sa oznakom EGSI8p7 sa markerom skale od 0,5 lučnih sekundi. Ovde se vide tri susedne galaksije kao obojene mrlje sa svetlim, različitim jezgrima. Nalazi su objavljeni u Nature Astronomy Nature (https://www.nature.com/articles/s41550-023-02179-3ihttps://esawebb.org/news/weic2402/)
Pogledajte: https://www.youtube.com/watch?v=YDUWoIqVzzc.
(Ilistracija Pixabay)
(Astronomski magazin)
