Mladý vesmír byl jiný než ten, který známe v současnosti – byl neprůhledný. Nacházel se v něm plyn, kterým vysokoenergetické fotony ze záření prvních hvězd nemohly proniknout.

Miliardu let po Velkém třesku se však vesmír stal v krátké době průhledným – takovým, jakým je dodnes. Co tuto náhlou změnu způsobilo?

Odpověď na tuto otázku dala analýza nových dat z vesmírného teleskopu Jamese Webba. Zní takto: Hvězdy galaxií vyzařovaly dostatek světla, aby zahřály a ionizovaly plyn, a tak nám zajistily nynější vesmírný výhled.

Jako hrášek v horkovzdušném balónu

Výsledky výzkumného týmu vedeného Simonem Lillym z Univerzity ETH v Curychu jsou nejnovějším kamínkem do mozaiky poznatků o vývoji vesmíru, o období nazývaném érou reionizace. V ní vesmír prošel dramatickými změnami.

Po velkém třesku byl plyn ve vesmíru neuvěřitelně horký a hustý. V průběhu stovek milionů let se ochladil. Byl temný a neprůhledný. Potom se kyvadlo obrátilo a plyn se opět stal horkým a také ionizovaným.

Ilustrace znázorňující zprůhlednění vesmíru. Po Velkém třesku byl vesmír hustou polévkou nabitých subatomárních částic a energie (vlevo, červeně). Jak se vesmír rozpínal a ochlazoval, nastal okamžik, kdy se většina protonů a elektronů spojila a vytvořila moře neutrálního vodíkového plynu. To předznamenalo temný věk, kdy vesmír byl neprůhledný (uprostřed). Nakonec hvězdy v galaxiích vyvolaly reionizaci a vesmír se stal průhledný (vpravo). | zdroj: Profimedia

Vědci dlouho hledali příčiny této proměny. Našli ji až nyní v nových datech teleskopu, která ukázala, že vesmír zprůhledněl po vzniku mladých hvězd v galaxiích.

„Webb jasně prokázal, že se tyto průhledné oblasti se nacházely v okolí galaxií. Z jeho dat jsme také dokázali určit, jak byly velké. Jsou to jeho data, díky kterým jsme poznali, jak galaxie reionizují plyn ve svém širokém okolí,“ cituje web NASA astrofyzika Daiči Kašina z Nagojské univerzity, jednoho z autorů trojice studií o reionizaci publikovaných v magazínu The Astrophysical Journal (1, 2, 3).

Oblasti průhledného plynu byly v porovnání s galaxiemi obrovské. „Představte si horkovzdušný balón s hráškem zavěšeným uvnitř. Webbova data ukazují, že tyto poměrně malé galaxie způsobily reionizaci a vyčistily kolem sebe obrovské oblasti prostoru,“ píše se na webu NASA.

Vlevo vidíme obrázek, jak se v mladém vesmíru tvořily první hvězdy a galaxie. Ty poté začaly zprůhledňovat prostor kolem sebe. Na třetím snímku je patrné zvětšování tohoto prostoru. Zcela vpravo je současný průhledný vesmír. | zdroj: kredit-NASA/ESA/CSA

Bubliny, které prostoupily vesmír

Během následujících stovek milionů let se tyto průhledné bubliny zvětšovaly, až nakonec splynuly a zprůhlednily celý vesmír.

Vědci to zjistili tím, že namířili Webbův teleskop na vzdálené oblasti vesmíru z období končící éry reionizace, a pozorovali, jak světlo ze vzdáleného kvasaru prochází vesmírem.

K zachycení a proměření bublin využili kvasar J0100+2802. Zjistili, že poloměry oblastí čirého plynu kolem galaxií dosahovaly až dvou milionů světelných let.

Na snímku je červený objekt s difrakčními kříži – kvasar J0100+2802. Snímek v infračerveném oboru záření byl pořízen kamerou NIRCAM Webbova teleskopu. | zdroj: Profimedia