ほぼ当初、宇宙は暗闇に包まれていました。その後、初期の銀河は明るく熱い星を生成し、小さなチャネルを介して輝く光の銀河間空間を漏らし、宇宙を透明にしました。
それは、サンバーストアークとして知られている遠方の銀河を撮影した、豪華な新しい「鏡」の画像からの結論です。宇宙が赤ん坊だったとき、それは熱く、しかし急速に冷却する粒子で構成されていました。 MITのヘイスタック天文台によると、宇宙が十分に冷えると、陽子と電子が結合して中性水素が形成され、宇宙が暗闇で覆われ、電磁スペクトルでは観測できなくなりました。暗黒時代として知られるこの期間中、放出された放射線は水素ガスに吸収されました。
その後、ビッグバンから10億年後の「エポックオブイオン化」の間に、大量のエネルギーがガスをイオン化し、水素原子から電子を打ち消してプラズマを生成しました。この電離は「最初の銀河の非常に若く、非常に明るく、非常に熱く、非常に短命の星から来た可能性が高い」というエネルギッシュな紫外光のおかげで起こりました」ノルウェーしかし、このイオン化イベントがどのようにして起こったのかははっきりしていません。
それを理解するために、研究者たちは「サンバーストアーク」と呼ばれる銀河に目を向けました。これは約110億光年離れたところにあります（ただし、膨張している宇宙の中でどれだけ遠くにいるかを正確に知ることは困難です）。リベラ・ソーセン氏によると、宇宙を再イオン化した初期の銀河の1つになるには十分古いが、その過程について研究者に何かを教えることができるほど古い。
以前の調査で、Rivera-Thorsenと彼のチームは、サンバーストアークからの光信号を調べました。いくつかのヒントは、電離光がこれらの初期の銀河からいくつかの狭いチャネル、または銀河を覆っている不透明なシュラウドの穴を通って逃げたことを示唆しています。 「しかし、実際に直接観察するまでは、これが見つかったとは言えない」と、リベラ・ソーセン氏はLive Scienceに語った。
したがって、研究者たちはハッブル宇宙望遠鏡を使用してこれらの穴を検出することを提案し、「見たところ、それはうまくいった」とリベラ・ソーセンは言った。サンバーストアークは、ハッブルが見やすいように配置されています。介在する銀河のクラスターは、宇宙顕微鏡のように機能し、サンバーストアークからの光を曲げて拡大します。そうしないと、見えにくくなり、ハッブルは一連の画像でそれを拾うことができます。 「重力レンズ効果」と呼ばれるこの効果は、アインシュタインの一般相対性理論によって予測されたものであり、この場合は特に強く、銀河の12枚の複製画像が得られます。
これらの画像の一部は非電離の可視光スペクトルで撮影され、他の画像は電離光スペクトルで撮影されました。電離光については、「基本的に見ることができるのは1つの小さな点であり、それ以外は何もない」と彼は言った。 「それは、私たちの仮説を非常に美しく裏付けたものだと思います。これは、他の点では完全に不透明な、ガスに覆われた銀河の1つの穴のようなものです。」
研究者がこの効果を見るにはいくつかの要素が揃わなければなりませんでした。そのため、「私たちはこのことを見つけることができて非常に幸運でした」とRivera-Thorsen氏は語った。たとえば、ハッブル画像は、電離光が逃げた場所を含む銀河のすべての「ジューシーなビット」を偶然に捉えました。そもそもこれらの狭いチャネルがなぜ、どのように形成されたのかは明らかではありません。
さらに、より近代的な銀河では、「この電離放射線のほとんどが漏れているのは実際には見えません。あちこちに少し見える」と彼は付け加えた。 「したがって、これらの銀河の物理的性質についての何かは、宇宙が再イオン化されたビッグバン後の約10億年の間にかなり劇的に変化したに違いありません。」リベラ・ソーセンと彼のチームは、今後の作業で、ビッグバンの時代から銀河がどのように変化したかを解明したいと考えています。
「電離放射線を逃がした証拠は説得力がある」と研究に参加しなかったウクライナの主天文台の天文学者ユーリ・イゾトフ氏は語った。彼らの発見は星形成銀河からどのように光が漏れるのかを理解するために重要であり、光が銀河の穴を通して漏れるという解釈は「合理的に見える」とIzotovはLive Scienceに語った。
カリフォルニア大学サンディエゴ校の物理学の教授であり、この仕事に関わっていなかったブライアンキーティング氏も同意する。 「宇宙の最初の電離光子を発生させた源は長い間謎に包まれてきた」とキーティングはライブサイエンスに語った。 「彼らの仕事は、再イオン化の時代の主要な推進力であると考えられている不可解なオブジェクトへの有望な新しい洞察を生み出します。」
調査結果は11月7日にサイエンス誌に掲載されました。
