Under hundratals miljoner år efter Big Bang var hela universumet en tjock soppa av väteatomer som simmade i total svarthet. Så tät var denna kosmiska gulasch att det första ljuset från de första stjärnorna i existensen inte kunde tränga igenom det - vätendimman absorberade helt enkelt och spridde stjärnljuset i cirklar, fångade universum i en kosmisk mörk tid som allt fler stjärnor, galaxer och svart hål långsamt smuldrade till liv.
Allt förändrades efter cirka 500 miljoner år, när en storslagen kosmisk makeover, kallad epion av reionization, började. När forntida galaxer blev allt större och utstrålade kraftigare energi, började de bränna bort den kosmiska dimman som omringade dem genom att dela upp (eller jonisera) väteatomer i en plasma av fria protoner och elektroner. Plötsligt kunde ljus färdas över kosmos - först genom "bubblor" av plasma som omger stora galaxer, sedan längre och längre när flera bubblor började expandera och överlappa varandra.
Nu, för första gången, tror astronomer att de har upptäckt tre av de dimma-clearing bubblor hårt på jobbet som omformar universum i en grupp galaxer 13 miljoner ljusår bort.
I en studie som presenterades den här veckan vid American Astronomical Society-konferensen i Honolulu och överlämnades för publicering i ett kommande nummer av The Astrophysical Journal, identifierade ett internationellt team av astronomer en trio av avlägsna galaxer som verkar utstråla något av det tidigaste ljuset någonsin observerats. Galaxgruppen, kallad EGS77, dateras till cirka 680 miljoner år efter Big Bang (ungefär 5% av universumets nuvarande ålder på 13,8 miljarder år) och verkar vara omgiven av tre överlappande bubblor av plasma - vilket betyder att dessa banbrytande galaxer kan ha varit fångade i akten att återjonisera deras hörn av universum och få de kosmiska mörka åldrarna till ett slut.
"EGS77 har bildat en stor bubbla som gör att dess ljus kan resa till jorden," sa medförfattaren Vithal Tilvi, forskare vid Arizona State University, i ett uttalande. "Så småningom växte bubblor som dessa runt alla galaxer och fyllde intergalaktiskt utrymme, reioniserade universum och rensade vägen för ljus att resa över kosmos."
För att hitta dessa gamla dimma-clearing galaxer, undersökte forskarna en liten del av rymden för den exakta våglängden för ultraviolett ljus som släpps ut från de tidigaste stjärnorna, även känd som Lyman-alfa-utsläpp. Ljuset börjar med en våglängd på 121,6 nanometer, men, efter att ha färdats i miljarder år över det expanderande universum, sträcker sig långsamt ut i det nära infraröda området (700 nanometer till 1 millimeter), vilket är lättare att upptäcka med jordteleskop.
Undersökningen dök upp tre överlappande fläckar av rymden som tycktes ge ut de exakta våglängderna som är typiska för antika stjärnor som joniserade omgivningen. Teamet jämförde dessa observationer med data från två andra teleskoper och bekräftade att galaxerna var ungefär 13 miljarder ljusår bort, vilket gjorde dem till den längsta galaxgruppen som någonsin har upptäckts och placerade dem precis vid gränsen till reoniseringens epok.
"EGS77 är den första galaxgruppen som fångats i att rensa bort denna kosmiska dimma," sa medförfattaren James Rhoads från NASA: s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, i uttalandet.
