Pada hampir permulaan masa, alam semesta diselubungi kegelapan. Kemudian, galaksi awal menghasilkan bintang-bintang yang terang dan panas yang membocorkan ruang intergalactic cahaya yang cemerlang melalui saluran kecil, menjadikan alam semesta telus.
Itulah kesimpulan dari imej "cermin" cantik baru yang diambil dari galaksi jauh yang dikenali sebagai Sunburst Arc. Apabila alam semesta hanya bayi, ia terdiri daripada panas, tetapi dengan cepat menyejukkan zarah. Apabila alam semesta cukup sejuk, proton dan elektron digabungkan menjadi hidrogen neutral, yang meliputi alam semesta dalam kegelapan, menjadikannya tidak dapat dilihat dalam spektrum elektromagnetik, menurut Observatori Haystack MIT. Dalam tempoh ini, yang dikenali sebagai zaman kegelapan, sebarang sinaran yang dipancarkan diserap oleh gas hidrogen.
Kemudian, satu bilion tahun atau lebih selepas Big Bang, semasa "Seminit Reionisasi," satu sentuhan tenaga besar mengionkan gas, mengetuk elektron daripada atom hidrogen dan mencipta plasma. Pengionan ini berlaku berkat cahaya ultraviolet bertenaga yang "mungkin berasal dari bintang-bintang yang sangat muda, sangat terang, sangat panas dan juga sangat pendek dalam galaksi pertama," kata pengetua utama Thøger Emil Rivera-Thorsen, seorang pasca doktoral di Universiti dari Oslo di Norway. Tetapi tidak jelas betapa tepatnya peristiwa pengionan ini berlaku.
Untuk memikirkannya, para penyelidik berpaling ke galaksi yang dinamakan "Sunburst Arc" yang terletak sekitar 11 bilion tahun cahaya jauh (walaupun sukar untuk mengetahui sejauh mana ia berada di alam semesta yang berkembang.) Arc Sunburst tidak cukup cukup lama untuk menjadi salah satu galaksi awal yang memberi reionisasi alam semesta, tetapi sudah cukup lama untuk dapat mengajar para penyelidik sesuatu tentang proses itu, kata Rivera-Thorsen.
Dalam kajian sebelumnya, Rivera-Thorsen dan pasukannya melihat isyarat cahaya yang berasal dari Sunburst Arc. Beberapa petikan mencadangkan bahawa cahaya mengion melarikan diri dari galaksi awal ini melalui beberapa saluran yang sempit, atau lubang-lubang dalam selimut yang tidak jelas yang meliputi galaksi. "Tetapi kita tidak boleh mengatakan bahawa kita telah menemui ini sehingga kita benar-benar mengamatinya secara langsung," kata Rivera-Thorsen kepada Live Science.
Jadi penyelidik mencadangkan untuk mengesan lubang-lubang ini menggunakan Teleskop Angkasa Hubble dan "lihatlah, ia berfungsi," kata Rivera-Thorsen. Arc Sunburst diposisikan dengan cara yang memudahkan untuk melihat Hubble. Kelompok galaksi yang campur tangan bertindak seperti mikroskop kosmik dan selekoh dan membesarkan cahaya dari Sunburst Arc - yang sebaliknya akan terlalu lemah untuk dilihat - supaya Hubble boleh mengambilnya dalam satu siri imej. Kesan ini, yang dipanggil "lensing graviti," telah diramalkan oleh teori relativiti umum Einstein dan sangat kuat dalam kes ini, yang membawa kepada 12 imej pendua galaksi.
Beberapa imej ini diambil dalam spektrum yang tidak dinamik, kelihatan cahaya dan yang lain diambil dalam spektrum cahaya mengion. Untuk cahaya pengion, "pada dasarnya semua yang anda dapat lihat adalah satu titik kecil dan jika tidak ada apa-apa," katanya. "Itu, saya fikir, adalah pengesahan yang sangat indah tentang hipotesis kami - bahawa ini adalah seperti satu lubang dalam galaksi yang sama sekali tidak transparan dan gas."
Beberapa faktor perlu diselaraskan untuk penyelidik melihat kesan ini, jadi, "kami sangat bernasib baik untuk mencari perkara ini," kata Rivera-Thorsen. Sebagai contoh, imej Hubble berlaku untuk menangkap semua "bit berair" galaksi, termasuk tempat di mana cahaya pengionan melarikan diri. Tidak jelas mengapa atau bagaimana saluran sempit terbentuk di tempat pertama.
Lebih-lebih lagi, dalam galaksi yang lebih moden, "kita tidak dapat melihat banyak sinaran pengionan ini melarikan diri, kita melihat sedikit di sana sini," katanya. "Jadi sesuatu mengenai sifat-sifat fizikal galaksi-galaksi ini mestilah berubah secara dramatik antara masa sekitar 1 bilion tahun selepas Big Bang ketika alam semesta itu diberi reionisasi." Pada masa akan datang, Rivera-Thorsen dan pasukannya ingin mengetahui bagaimana galaksi telah berubah sejak masa Big Bang.
"Keterangan untuk melepaskan radiasi mengionkan menarik," kata Yuri Izotov, seorang ahli astronomi dengan Balai Cerap Astronomi Utama di Ukraine, yang bukan sebahagian daripada kajian itu. Penemuan mereka adalah penting untuk memahami bagaimana kebocoran cahaya dari galaksi berbentuk bintang, dan tafsiran mereka bahawa kebocoran cahaya melalui lubang di galaksi "kelihatan munasabah," Izotov memberitahu Live Science.
Brian Keating, seorang profesor fizik di University of California di San Diego, yang tidak terlibat dalam kerja itu, bersetuju. "Sumber yang menjana foton pengionan pertama di dunia telah lama diselubungi misteri," kata Keating kepada Live Science. "Kerja mereka menghasilkan pandangan baru yang menjanjikan ke objek-objek yang tidak dapat dipertikaikan yang dianggap sebagai penggerak utama Reinization Epoch."
Penemuan itu diterbitkan pada 7 Nov dalam jurnal Sains.
