Ved å bruke Hubbles nyeste verktøy, Cosmic Origins Spectrograph (COS), har forskere spikret ned og forbedret vår forståelse av reionisering av helium i det tidlige universet, og tydeliggjort tidsrammen for 11,7 til 11,3 milliarder år siden da universet fjernet elektroner fra urbefolkningen heliumatomer. Forskere fra Hubble sier at det tilsvarte den globale oppvarmingen, bortsett fra at en hetebølge sprengte gjennom hele det tidlige universet på den tiden og hindret veksten av små galakser i nesten 500 millioner år.
Universet gikk gjennom en første hetebølge for over 13 milliarder år siden da energi fra tidlige massive stjerner ioniserte kaldt interstellært hydrogen fra Big Bang. Denne epoken kalles faktisk reionisering fordi hydrogenkjernene opprinnelig var i en ionisert tilstand kort tid etter universitetets begynnelse.
Det tok ytterligere 2 milliarder år før universet produserte kilder til ultrafiolett stråling med nok energi til å gjenionisere heliumet som ble produsert i Big Bang, som oppvarmet intergalaktisk gass og hindret den i å kollapse gravitasjonelt til å danne nye generasjoner av stjerner i noen små galakser. Galaksene med laveste masse klarte ikke en gang å holde på gassen deres, og den rømte tilbake i intergalaktisk rom.
Denne strålingen kom ikke fra stjerner, men snarere fra kvasarer, de strålende kjernene til aktive galakser. Faktisk tilsvarer epoken da helium ble gjeninnført, en forbigående tid i universets historie da kvasarer var rikelig.
Michael Shull fra University of Colorado og teamet hans var i stand til å finne de beskjedne heliumspektrale absorpsjonslinjene i ultrafiolett lys fra en kvasar. Quasar-fyrlykten lyser gjennom mellomliggende skyer av ellers usynlig gass, som en lyskaster som skinner gjennom en tåke. Strålen gir mulighet for en kjerneprøvesonde av skyene av gass ispedd mellom galakser i det tidlige universet.
Det var en voldsom tid. Galakser kolliderte ofte, og dette engorged supermassive sorte hull i kjernene til galakser med innfallende gass. De svarte hullene konverterte rasende noe av gravitasjonsenergien i denne massen til kraftig langt-ultrafiolett stråling som ville brenne ut av galakser. Dette oppvarmet intergalaktisk helium fra 18.000 grader Fahrenheit til nesten 40.000 grader. Etter at helium ble gjenjonisert i universet, avkjølte intergalaktisk gass igjen og dverggalakser kunne gjenoppta normal montering.
"Jeg ser for meg at flere flere dverggalakser kan ha dannet seg hvis helium-reionisering ikke hadde funnet sted," sa Shull.
Så langt har Shull og teamet hans bare en siktlinje for å måle heliumovergangen, men COS-vitenskapsteamet planlegger å bruke Hubble for å se i andre retninger for å se om heliumreioniseringen enhetlig fant sted over hele universet.
Forskningsteamets resultater blir publisert i 20. oktober-utgaven av The Astrophysical Journal.
Kilde: HubbleSite
