Hubble avslöjar galaxen MXDFz4.4 – en nyckel till universums genombrott

Storlek och stjärnbildning: Hubbles detaljerade bilder i synligt ljus visar att galaxen innehåller tätt samlade unga stjärnor . Flera utbrott av stjärnbildning har rensat gasen i och omkring MXDFz4.4, vilket gör att dess kraftfulla ultravioletta ljus kan tränga ut .

Andel joniserande ljus som läcker ut: Andelen joniserande fotoner (Lyman-kontinuum) som lyckas ta sig ut ur galaxen är anmärkningsvärt hög – uppmätt till mellan 53 och 100 procent . Detta är en mycket högre utsläppsandel än de <5–10 procent som vanligtvis observeras i andra galaxer med lägre rödförskjutning, vilket gör MXDFz4.4 till en "stark LCE" (Lyman Continuum Emitter) och ett utmärkt exempel på den typ av galax som kan ha drivit återjoniseringen .

Hur den förklarar övergången från ogenomskinligt till genomskinligt: Denna galax är en kraftfull Lyman-kontinuumemittor, vilket innebär att den läcker en betydande mängd högenergetiska UV-fotoner som kan jonisera neutralt väte . Detta visar direkt en mekanism för övergången: den tätt packade, intensiva stjärnbildningen inuti galaxen röjde kanaler genom den neutrala gasen, vilket gjorde att den joniserande strålningen kunde tränga ut i det intergalaktiska mediet och omvandla ogenomskinlig neutral gas till genomskinlig plasma .

Roller för Hubble, Webb och Very Large Telescope (VLT):

• Hubble (HST): Bidrog med de avgörande högupplösta bilderna i synligt ljus som avslöjade den detaljerade strukturen hos stjärnhoparna och de rensade kanalerna i galaxen . Hubble var först med att upptäcka det oväntade UV-ljuset från denna galax .
• Very Large Telescope (VLT / MUSE): Galaxen identifierades som ett mål inom MUSE eXtremely Deep Field (MXDF) . VLT:s MUSE-instrument gav djup, rumsligt upplöst spektroskopi som behövdes för att bekräfta galaxens höga rödförskjutning och för att mäta dess Lyman-alfa-linjemorfologi, som användes för att spåra det utströmmande Lyman-kontinuumljuset .
• James Webb Space Telescope (JWST / NIRISS): JWST:s NIRISS-instrument tog ett spektrum av MXDFz4.4 som en del av NGDEEP-programmet. Även om inga emissionslinjer detekterades i det spektrumet användes data för att utesluta alternativa rödförskjutningar (t.ex. en tillfällig linjering med en galax på lägre avstånd) och hjälpte till att förfina galaxens fotometri .

Hur den flyttar fram tidslinjen för återjonisering: Standardmodeller placerar slutet av återjoniseringsepoken till cirka 1,1 miljarder år efter Big Bang. MXDFz4.4, som observeras 1,4 miljarder år efter Big Bang, är en stark LyC-emittor 250 miljoner år efter att EoR antas ha slutat . Dess existens visar att galaxer som aktivt läcker joniserande ljus var vanliga mycket senare i kosmisk historia än man tidigare trott, vilket tyder på att återjoniseringsprocessen inte var en enda skarp händelse utan en gradvis, utdragen process som fortsatte starkt långt in i senare kosmiska tider .