A múlt héten közzétett eredmények magyarázatot adhatnak a reionizáció problémájára, vagyis arra az időszakra, amikor az intenzív sugárzás szétszaggatta az Univerzumot kitöltő, hidrogénatomokból álló „ködöt”, először téve láthatóvá a csillagokat és a galaxisokat.

Közvetlenül az ősrobbanás után az Univerzum vakítóan fényes volt. A maradványhő olyan hatalmas volt, hogy az elektronok nem tudtak egyesülni a protonokkal, hogy atomokat alkossanak. Ehelyett az Univerzum egy forrongó plazmafelhő volt, egy elektromosan töltött részecskékből álló sűrű, világító gázcsomó. Körülbelül 380 ezer év elteltével aztán a táguló Világegyetem kellően lehűlt ahhoz, hogy hidrogénatomok formálódhassanak benne. Az atomok egy része végül az első csillagokká és galaxisokká gyűlt össze. Ezek fényét azonban elnyelte a környező, mindenütt jelenlevő hidrogénfelhő.

Végül ez a kozmikus sötét korszak akkor ért véget, amikor az intenzív sugárzás lebontotta a galaxisok közötti hidrogénatomokat, magányos protonokká és elektronokká alakítva vissza őket, vagyis reionizálva a hidrogént. A galaxisok közötti összes anyag ionizálása azonban hatalmas mennyiségű energiát igényelhetett, és a csillagászok régóta vitatkoznak azon, hogy vajon mi szolgáltathatta ezt. Az egyik eshetőség, hogy a legkorábbi galaxisokból származó csillagfény állt a háttérben. Egy másik opció, hogy a szupernehéz fekete lyukak voltak az esemény motorjai, és más teóriák is vannak.

2022. július 11-én a JWST az eddig látott legmélyebb és legélesebb képet szállította a távoli Univerzumról. A kép, amelynek középpontjában a SMACS 0723 nevű galaxishalmaz áll, több ezer, minden eddig látottnál halványabb galaxist tartalmaz. A kutatók úgy döntöttek, hogy ezek közül kiválasztanak három olyat, amely különösen távolinak tűnik, és alaposabban is megvizsgálják ezeket.

Amikor azonban James Rhoads, a NASA Goddard Űrrepülési Központ csillagásza és kollégái először látták a trió színképét, rájöttek, hogy azok kísértetiesen hasonlítanak az úgynevezett „zöldborsó-galaxisokra”, amelyeket először a Galaxy Zoo nevű civil tudományos projektben fedeztek fel.

A zöldborsó-galaxisok a nevüket színük és kis méretük miatt kapták. Nagyságuk mindössze 5%-a Tejútrendszerének, a tömegük pedig 1%-a galaxisunkénak. De kis méretük ellenére gyors ütemben termelik a csillagokat, nagyjából százszor olyan gyorsan, mint amire a csillagászok tömegük alapján számítanának. Viszonylag kevés nehezebb elemet tartalmaznak, és zöldes árnyalatukat az újonnan született csillagok által felmelegített, ionizált oxigén izzásának köszönhetik.

A zöldborsók lenyűgözték a csillagászokat, mert bár mostanáig csak a közeli Univerzumban figyelték meg őket, tulajdonságaik hasonlítanak arra, amit a korai galaxisoktól vártak a szakértők. Az első galaxisokról a kutatók úgy gondolják, hogy csak könnyű elemeket tartalmaznak, mert a nehéz elemeknek időre volt szükségük a kialakuláshoz.

Rhoads és kollégái ezért is lettek izgatottak a James Webb által elemzett galaxistrió színképétől. Ezek a galaxisok ugyanis a kozmosz a korai időszakából származnak, de a közeli zöldborsókra hasonlítanak. Spektrumuk alapján szintén gyorsan termelik a csillagokat, és kevés bennük a hidrogénnél és a héliumnál nehezebb elem. A három közül a legtávolabbi a Tejútrendszer oxigénarányaihoz képest nagyjából 2%-nyi oxigént tartalmaz, ami a legalacsonyabb oxigénmennyiség, amit eddig bármely galaxisban láttat a szakértők.

A mérések alapján a kutatók szerint aligha kétséges, hogy ugyanarról az objektumtípusról van szó. A James Webb munkába állása előtt a legkorábbi ismert zöldborsó-galaxis 10 milliárd évvel az ősrobbanás után létezett, és most hirtelen vannak az Univerzum 700 millió éves korából származó példányaink is, ami egészen lenyűgöző, mondja Daniel Schaerer, a Genfi Egyetem csillagásza.

A galaxisok korai létének bizonyítéka azért is izgalmas, mert 2016-ban a szakértők igazolták, hogy egy jóval későbbi zöldborsó-galaxisból ionizáló fotonok tömege bocsátódik ki a csillagközi űrbe. Ami azt sugallja, hogy ezek a típusú galaxisok esetleg az Univerzum hajnalán is képesek voltak hasonlóra, és esetlegese valóban ezek felelhetnek a reionizációért.