James Webb sekoittaa jälleen tietomme universumista: reionisaatio kysymyksessä.

Viimeisimmät James Webb -avaruusteleskoopin (JWST) havainnot kyseenalaistavat varmuutemme universumin aikajanasta. Uskottiin, että reionisaatiovaihe päättyi noin miljardi vuotta Big Bangin jälkeen, mutta se saattoi päättyä paljon aikaisemmin. Tämä löytö hämmästyttää astrofysikoita.

Reionisaatio tarkoittaa hetkeä, jolloin ensimmäiset tähdet alkoivat muuttaa ympäristöään. Tämä laukaisi globaalin muutoksen universumin mittakaavassa, vaikuttaen lähes kaikkeen läsnä olevaan vetyyn. Prosessi päättyi, kun lähes kaikki vety ionisoitui, eli se erottui protoneiksi ja elektroneiksi.


Kuitenkin Big Bangin jälkeisten 380 000 ensimmäisen vuoden aikana universumi oli vain kuuma ja tiheä plasma. Jäähdyttyään se mahdollisti neutraalien vetyatomien muodostumisen. Noin 100 miljoonaa vuotta myöhemmin ensimmäiset tähdet syntyivät, laukaisten reionisaation voimakkaalla ultraviolettisäteilyllä.

Nämä valtavat ja erittäin kirkkaat tähdet ionisoivat nopeasti ympäristönsä. Tämä valtava muutos vedystä, joka muodostaa 75 % universumin aineesta, merkitsee reionisaatiovaiheen loppua. Texasin yliopiston Julian Muñozin mukaan tämä vaihe on ratkaiseva, koska se on syvästi muuttanut galaksien kehitystä.

Astronomit eivät kuitenkaan havainnoi tätä aikakautta suoraan. He käyttävät malleja, jotka perustuvat viitteisiin, kuten Big Bangin fossiiliseen valoon, jota kutsutaan kosmiseksi taustasäteilyksi, tai erityisiin vetyyn liittyviin merkkeihin, kuten Lyman-alfa -metsään. Nämä viitteet auttavat heitä päättelemään, milloin universumi siirtyi neutraalista tilasta ionisoituun.

JWST:n tulokset asettavat nyt haasteita näille malleille. Havainnot paljastavat, että galakseja, jotka emittoivat ultraviolettisäteilyä, on paljon aikaisemmin kuin odotettiin. Tämä kyseenalaistaa ajatuksen siitä, että reionisaatio päättyi noin miljardi vuotta Big Bangin jälkeen. Voisiko se olla päättynyt satoja miljoonia vuosia aikaisemmin? Tämä mullistaisi tietomme tästä ajanjaksosta.


Jotkut tutkijat, kuten Muñoz, uskovat, että nämä tiedot eivät ole yhteensopivia muiden havaintojen kanssa. On mahdollista, että prosesseja, kuten rekombinaatio, jossa protonit ja elektronit yhdistyvät muodostaakseen neutraaleja vetyatomeja, aliarvioidaan nykyisissä malleissa.

Lisätutkimuksia rekombinaatiosta ja tarkempia havaintoja galakseista tarvitaan tämän arvoituksen selvittämiseksi. JWST:n tulevat löydöt ovat varmasti ratkaisevia tämän tieteellisen jännitteen ratkaisemiseksi ja tämän avainvaiheen paremman ymmärtämisen kannalta kosmisessa historiassa.

Mitä reionisaatio on ja miksi se on tärkeää?

Reionisaatio on avainvaihe universumin historiassa. Se alkaa noin 400 miljoonaa vuotta Big Bangin jälkeen, kun ensimmäiset tähdet ja galaksit muodostuvat. Nämä objektit emittoivat ultraviolettisäteilyä, joka pystyy rikkomaan neutraalit vetyatomit protoneiksi ja elektroneiksi. Tätä prosessia kutsutaan ionisaatioksi.

Reionisaation loppu merkitsee hetkeä, jolloin lähes kaikki universumin vety on tullut ionisoitua. Perinteisten mallien mukaan tämä tapahtuma olisi päättynyt noin miljardi vuotta Big Bangin jälkeen. Kuitenkin James Webb -avaruusteleskoopista saadut uudet tiedot viittaavat siihen, että tämä olisi voinut tapahtua aikaisemmin.

Reionisaatio on universumin viimeinen merkittävä muutos. Se on vaikuttanut galaksien kehitykseen ja aineen jakautumiseen. Se on tärkeä vaihe nykyisten universumin rakenteiden, kuten galaksien ja galaksijoukkojen, muodostumisen ymmärtämisessä.