Gần như thời gian bắt đầu, vũ trụ bị che khuất trong bóng tối. Sau đó, các thiên hà ban đầu tạo ra những ngôi sao sáng, nóng, rò rỉ không gian liên thiên hà rực rỡ thông qua các kênh nhỏ, biến vũ trụ trong suốt.
Đó là kết luận từ những hình ảnh "gương" mới tuyệt đẹp được chụp từ một thiên hà xa xôi được gọi là Sunburst Arc. Khi vũ trụ chỉ là một đứa trẻ, nó được tạo thành từ các hạt nóng, nhưng nhanh chóng làm mát. Khi vũ trụ đủ nguội, các proton và electron kết hợp với nhau tạo thành hydro trung tính, bao phủ vũ trụ trong bóng tối, khiến nó không thể quan sát được trong phổ điện từ, theo Đài quan sát Haystack của MIT. Trong thời kỳ này, được gọi là thời kỳ đen tối, bất kỳ bức xạ nào phát ra đều được hấp thụ bởi khí hydro.
Sau đó, một tỷ năm sau Vụ nổ lớn, trong "Kỷ nguyên tái sinh", một luồng năng lượng khổng lồ đã ion hóa khí, đẩy các electron ra khỏi nguyên tử hydro và tạo ra plasma. Sự ion hóa này xảy ra nhờ vào tia cực tím tràn đầy năng lượng mà "rất có thể đến từ những ngôi sao rất trẻ, rất sáng, rất nóng và cũng rất ngắn trong các thiên hà đầu tiên", tác giả chính Thøger Emil Rivera-Thorsen, một nghiên cứu sinh sau đại học tại Đại học nói. của Oslo ở Na Uy. Nhưng không rõ chính xác sự kiện ion hóa này đã xảy ra như thế nào.
Để tìm ra điều đó, các nhà nghiên cứu đã chuyển sang một thiên hà gọi là "Sunburst Arc" nằm cách chúng ta khoảng 11 tỷ năm ánh sáng (mặc dù rất khó để biết chính xác nó ở bao xa trong vũ trụ đang giãn nở.) Sunburst Arc không hoàn toàn đủ tuổi để trở thành một trong những thiên hà đầu tiên tái hiện vũ trụ, nhưng nó đủ tuổi để có thể dạy cho các nhà nghiên cứu một cái gì đó về quá trình này, Rivera-Thorsen nói.
Trong một nghiên cứu trước đây, Rivera-Thorsen và nhóm của ông đã xem xét các tín hiệu ánh sáng đến từ Sunburst Arc. Một vài gợi ý cho rằng ánh sáng ion hóa thoát ra từ các thiên hà ban đầu này thông qua một số kênh hẹp hoặc lỗ hổng trong một tấm vải liệm mờ đục khác bao phủ thiên hà. "Nhưng chúng tôi không thể nói rằng chúng tôi đã tìm thấy điều này cho đến khi chúng tôi thực sự quan sát trực tiếp", Rivera-Thorsen nói với Live Science.
Vì vậy, các nhà nghiên cứu đề xuất phát hiện những lỗ hổng này bằng Kính viễn vọng Không gian Hubble và "lo và kìa, nó đã hoạt động", Rivera-Thorsen nói. Sunburst Arc được định vị theo cách giúp Hubble dễ dàng nhìn thấy. Một cụm thiên hà xen kẽ hoạt động giống như kính hiển vi vũ trụ, uốn cong và phóng đại ánh sáng từ Sunburst Arc - nếu không thì quá mờ để nhìn thấy - để Hubble có thể thu nhận nó trong một loạt hình ảnh. Hiệu ứng này, được gọi là "thấu kính hấp dẫn", được dự đoán bởi thuyết tương đối rộng của Einstein và đặc biệt mạnh trong trường hợp này, dẫn đến 12 hình ảnh thiên hà trùng lặp.
Một số trong những hình ảnh này được chụp trong phổ không ánh sáng, ánh sáng khả kiến và những hình ảnh khác được chụp trong phổ ánh sáng ion hóa. Đối với ánh sáng ion hóa, "về cơ bản, tất cả những gì bạn có thể thấy là một điểm nhỏ và nếu không thì không có gì," ông nói. "Điều đó, tôi nghĩ, là một xác nhận rất đẹp về giả thuyết của chúng tôi - rằng đây giống như một lỗ hổng trong một thiên hà được bao phủ hoàn toàn không trong suốt, không khí trong suốt."
Một số yếu tố đã phải xếp hàng để các nhà nghiên cứu thấy được hiệu ứng này, và vì vậy, "chúng tôi đã vô cùng may mắn khi tìm thấy thứ này", Rivera-Thorsen nói. Chẳng hạn, các hình ảnh Hubble đã tình cờ chụp được tất cả các "bit juicy" của thiên hà, bao gồm cả những nơi ánh sáng ion hóa thoát ra. Không rõ tại sao hoặc làm thế nào các kênh hẹp này hình thành ở nơi đầu tiên.
Hơn nữa, trong các thiên hà hiện đại hơn, "chúng ta thực sự không thấy nhiều bức xạ ion hóa này thoát ra, chúng ta thấy một chút ở đây và ở đó," ông nói thêm. "Vì vậy, một cái gì đó về các tính chất vật lý của các thiên hà này đã thay đổi khá đột ngột trong khoảng thời gian khoảng 1 tỷ năm sau Vụ nổ lớn khi vũ trụ được tái lập." Trong công việc tương lai, Rivera-Thorsen và nhóm của ông muốn tìm hiểu xem các thiên hà đã thay đổi như thế nào kể từ thời Big Bang.
"Bằng chứng để thoát khỏi bức xạ ion hóa là hấp dẫn", Yuri Izotov, nhà thiên văn học thuộc Đài quan sát thiên văn chính ở Ukraine, người không tham gia nghiên cứu cho biết. Phát hiện của họ rất quan trọng để hiểu được sự rò rỉ ánh sáng từ các thiên hà hình thành sao và cách giải thích của họ rằng ánh sáng rò rỉ qua các lỗ hổng trong thiên hà "có vẻ hợp lý", Izotov nói với Live Science.
Brian Keat, giáo sư vật lý tại Đại học California ở San Diego, người không tham gia vào công việc, đồng ý. "Các nguồn tạo ra các photon ion hóa đầu tiên của vũ trụ từ lâu đã bị che giấu trong bí ẩn", Keat nói với Live Science. "Công việc của họ mang lại những hiểu biết mới đầy hứa hẹn về các đối tượng khó hiểu được cho là những động lực chính của Kỷ nguyên Reionization."
Những phát hiện được công bố vào ngày 7 tháng 11 trên tạp chí Khoa học.
