Hatalmas fekete lyukak fűtöttek be az Univerzumban

Közel 11 milliárd évvel ezelőtt enyhén lelassult a törpegalaxisok keletkezése, mivel az aktív galaxismagok, azaz kvazárok erős ultraibolya sugárzása ionizálta a héliumatomokat. A megfigyelés új fázissal gazdagítja a Világegyetem fejlődését leíró modelleket. Ezek szerint a Nagy Bumm utáni sötét korszak és a hidrogén reionizációja után a héliumatomok is forró periódust éltek át.

A Hubble-űrtávcső segítségével az Univerzum korai állapotával kapcsolatban gyűjtöttek új adatokat kutatók. Mint azt régóta tudjuk, a korai forró pillanatokat követően a Világegyetem a tágulással párhuzamosan hűlt, és különféle változások történtek benne. Az alábbi ábra ezekből mutatja be a fontosabb lépéseket.

A Nagy Bumm (Ősrobbanás) után táguló Univerzumban először egy sötét időszak köszöntött be, ekkor ugyanis még nem voltak fényforrások, még egyetlen csillag sem állt össze és nem világított. A teret kitöltő hidrogén és hélium semleges gáz formájában oszlott el, de már ekkor is kisebb csomókat alkothatott (amelyek mellett a láthatatlan tömeg is egyenetlenül rendeződött el).

Ezekből a csomókból alakultak ki az első galaxisok, és az anyag sűrűsődése révén ezekben keletkeztek az első csillagok. Amikor utóbbiak "begyulladtak", sugárzásuk ionizálta a csillagközi teret kitöltő hidrogéngázt. Ezt nevezik reionizációs időszaknak, mivel ekkor ionizálódott ismét a hidrogén jelentős része a Világegyetemben (nem sokkal a Nagy Bumm után volt már egyszer ionizált állapotban az anyag).

Fontos események a Világegyetem fejlődése során. A sematikus ábrán lentől felfelé halad az idő, jobbra a kérdéses időpontok, középen az ekkor jellemző események (NASA, ESA, A. Feild (STScI))

A továbbiakban folytatódott a galaxisok fejlődése: a centrumukban lévő hatalmas fekete lyukak sok gázt vonzottak magukhoz és nyeltek el. Ennek eredményeként a csillagoknál sokkal energikusabb sugárforrások, a kvazárok, azaz az ősi aktív galaxismagok is megjelentek. Ezek középpontjában egy több millió naptömegű fekete lyuk gyűjti maga köré folyamatosan az anyagot. A hidrogén reionizációját követően közel 2 milliárd évbe telt, hogy a nagyenergiájú, ultraibolya sugárzást termelő kvazárok energiakibocsátása a hidrogénnél nehezebb héliumatomokat is ionizálja. Erről az időszakról nyújtottak új ismereteket a Hubble-űrtávcső újabb megfigyelései.

Az űrtávcső COS jelű spektrográfjával végzett mérések alapján sikerült megállapítani, hogy a 11,3-11,7 milliárd év közötti időszakban a kvazárok intenzív ultraibolya sugárzása már képes volt áthatolni a csillagközi és galaxisközi gázanyagon, és az abban lévő héliumgázt is ionizálta. A hélium emelkedő hőmérséklete lassította az anyag törpegalaxisokká zsugorodását. A meleg gáz összehúzódásához ugyanis nagyobb tömegű gázcsomó kell, és a törpegalaxisok tömege ehhez nem volt elegendő. Ebben az időszakban tehát enyhén alábbhagyott a galaxisleketkezés, illetve a csillagvárosokon belül is kevésbé lehetett aktív a csillagok kialakulása.