Med hjälp av Hubbles nyaste verktyg, Cosmic Origins Spectrograph (COS), har forskare spikat ner och förbättrat vår förståelse för reonisering av helium i det tidiga universum och klargör tidsramen för 11,7 till 11,3 miljarder år sedan när universum avskaffade elektroner från uråldern heliumatomer. Hubble-forskare säger att det motsvarade den globala uppvärmningen, förutom att en värmebölja sprängde genom hela det tidiga universumet vid den tiden och hämmade tillväxten av små galaxer i nästan 500 miljoner år.
Universum genomgick en initial värmebölja för över 13 miljarder år sedan när energi från tidiga massiva stjärnor jonerade kall interstellär väte från Big Bang. Denna epok kallas faktiskt reionisering eftersom vätekärnorna ursprungligen befann sig i ett joniserat tillstånd kort efter universums början.
Det tog ytterligare 2 miljarder år innan universum producerade källor till ultraviolett strålning med tillräckligt med energi för att återjonisera heliumet som producerades i Big Bang, som värmde intergalaktisk gas och hämmade den från att gravitationsfallet kollapsade för att bilda nya generationer av stjärnor i vissa små galaxer. Galaxerna med den lägsta massan kunde inte ens hålla fast vid sin gas, och den rymde tillbaka in i intergalaktiskt rymd.
Denna strålning kom inte från stjärnor, utan snarare från kvasarer, de lysande kärnorna i aktiva galaxer. I själva verket motsvarar epoken när heliumet återanpassades en övergående tid i universumets historia när kvasarer var mest riklig.
Michael Shull från University of Colorado och hans team kunde hitta de spektakulära absorptionslinjerna för helium i ultraviolett ljus från en kvasar. Kvasarljuset lyser genom mellanliggande moln av annars osynlig gas, som en strålkastare som lyser genom en dimma. Strålen möjliggör en kärnprovssond av gasmolnen isär varandra mellan galaxer i det tidiga universum.
Det var en svår tid. Galaxer kolliderade ofta, och detta uppslukade supermassiva svarta hål i galaxernas kärnor med infalling gas. De svarta hålen konverterade rasande en del av denna massas gravitationsenergi till kraftig långt ultraviolett strålning som skulle bränna ut ur galaxer. Detta upphettade intergalaktiskt helium från 18.000 grader Fahrenheit till nästan 40.000 grader. Efter att heliumet hade återjoniserats i universum, kyldes intergalaktisk gas igen och dvärggalaxier kunde återuppta normal montering.
"Jag föreställer mig att en hel del dvärggalaxier kan ha bildats om heliumåterjonisering inte hade ägt rum," sade Shull.
Hittills har Shull och hans team bara en siktlinje för att mäta heliumövergången, men COS-vetenskapsteamet planerar att använda Hubble för att titta i andra riktningar för att se om heliumåteriseringen enhetligt ägde rum över hela universum.
Vetenskapsteamets resultat kommer att publiceras i 20 oktober-numret av The Astrophysical Journal.
Källa: HubbleSite
