کشف راز نخستین نور کیهان کهکشانهای کوتوله چگونه جهان را روشن کردند, علمای اخترشناسی بالاخره موفق شدند به یکی از پرسشهای بنیادین کیهانشناسی پاسخ دهند چه چیزی برای اولین بار کیهان تاریک و بیشکل را روشن ساخت؟ بر اساس دادههای تازه تلسکوپهای فضایی هابل و جیمز وب، منشأ فوتونهای آزاد در کیهان اولیه، کهکشانهای کوچکی بودند که با تولد خود، ابرهای تاریک هیدروژن در فضای بینکهکشانی را منیر کردند.
این کشف نقش حیاتی کهکشانهای کمنور و فراوان در کیهان نوجوان را آشکار میسازد. این کهکشانها فوتونهای یونیزهکننده تولید میکردند که در طول فرآیند بازیونیزهسازی، هیدروژن خنثی را به پلاسمای یونیزهشده تبدیل کردند و مسیر نور را در جهان باز ساختند. از تاریکی مهگرفته تا سپیدهدمان کیهان چند دقیقه پس از بیگبنگ، فضا پر از مه متراکم و داغی از پلاسمای یونیزهشده بود.
نور کمی که وجود داشت، قادر به نفوذ در این مه نبود؛ فوتونها با برخورد به الکترونهای آزاد پراکنده میشدند و کیهان در تاریکی بسر میبرد. حدود ۳۰۰ هزار سال پس از بیگبنگ، با خنکشدن کیهان، فوتونها و الکترونها ترکیب شده و گاز هیدروژن خنثی (و مقداری هلیم) را شکل دادند. اگرچه اکثر طولموجهای نور میتوانستند از این محیط خنثی عبور کنند، اما منبع نوری کمی در آن دوره وجود داشت. اولین ستارهها از اتمهای هیدروژن و هلیم متولد شدند.
تابش این ستارههای اولیه انرژی کافی برای جدا کردن الکترونها از هستهها و یونیزه کردن گازها را داشت، اما کیهان آنچنان منبسط شده بود که گازها پراکنده شده و نتوانسته بودند جلوی این تابشها را بگیرند. نزدیک به یک میلیارد سال پس از بیگبنگ و در پایان دورهای که طلوع کیهان نام دارد، کیهان به طور کامل بازیونیزه شد و برای اولین بار در تاریخ جهان، نور بر فضا حاکم گردید.
مشاهده مستقیم عامل نخستین روشنایی کیهان به دلیل تاریکیِ شدید و فاصلهی بسیار زیاد، مشاهده دوره طلوع کیهان همواره چالشبرانگیز بوده است. دانشمندان پیش از این تصور میکردند که عامل شفافسازی کیهان، اجسام بسیار بزرگ مانند سیاهچالههای فوقعظیم یا کهکشانهای غولپیکر در آغاز شکلگیری ستارهها بودهاند. یکی از اهداف اصلی طراحی تلسکوپ جیمز وب، نگاه عمیق به طلوع کیهان و پنهانهای آن بود.
این تلسکوپ اطلاعات شگفتانگیز زیادی از این دوره حیاتی فاش کرده و اکنون اثبات کرده که کهکشانهای کوتوله، بازیگران اصلی بازیونیزهسازی بودهاند. یک تیم بینالمللی از اخترشناسان با بهرهگیری از دادههای جیمز وب و هابل، خوشه کهکشانی پاندورا (آبِل ۲۷۴۴) را رصد کردند. این خوشه به ón متراکم بودن، فضا-زمان اطراف خود را خم کرده و یک عدسی گرانشی طبیعی ایجاد میکند. نور اجسام دور از این عدسی عبور میکند و بزرگنمایی میشود.
با کمک این پدیده، محققان موفق شدند کهکشانهای کوتوله دوره طلوع را مشاهده کنند. تحلیل دقیق طیف این کهکشانها نشان داد که نه تنها آنها فروزانترین نوع کهکشان در کیهان اولیه بودهاند، بلکه درخشش آنها نیز بسیار فراتر از پیشبینیها است. بر اساس یافتهها، به ازای هر کهکشان بزرگ، ۱۰۰ کهکشان کوتوله در کیهان اولیه وجود داشته که اثر تجمعی یونیزهسازی آنها چهار برابر کهکشانهای بزرگتر بوده است.
انرژی تجمعی این کهکشانهای کوچک، قدرتی داشت که وضعیت کل کیهان را دگرگون ساخت. این مطالعه تا امروز قویترین مدرک اخترشناسان برای تبیین بازیونیزهسازی است، هرچند محققان برای اطمینان از اینکه نمونه مشاهداتشان نماینده کل کیهان بوده و ناهنجاری خاصی نداشته، به بررسیهای گستردهتری نیاز دارند. نتایج این پژوهش در ژورنال معتبر منتشر شده است.
