Нещодавні спостереження космічного телескопа ім. Джеймса Вебба свідчать, що епоха реіонізації, під час якої перші зірки та галактики трансформували фізичну структуру Всесвіту, могла завершитися раніше, ніж вважалося раніше — приблизно через 650 млн років після Великого вибуху.
Епоха реіонізації є важливим етапом у розвитку Всесвіту. Після Великого вибуху і наступного періоду первинного охолодження, коли протони та електрони об’єднувалися в атоми, близько 100 млн років потому почали формуватися перші зірки. Ці масивні зірки випромінювали інтенсивне ультрафіолетове випромінювання, що розщеплювало атоми водню на протони та електрони — процес, відомий як іонізація. Після цього тривала епоха реіонізації, під час якої майже весь водень у Всесвіті зазнав повторної іонізації.
Дослідження показують, що традиційні теорії припускали завершення реіонізації через приблизно один мільярд років після Великого вибуху. Однак нові дані з телескопа Джеймса Вебба припускають, що цей період завершився набагато раніше — на 350 мільйонів років раніше, ніж очікувалося. Спостереження «Вебба» виявили більшу кількість яскравих галактик, які випромінюють в ультрафіолетовому спектрі, що могло прискорити процес реіонізації, змінюючи уявлення про те, як розвивався ранній Всесвіт.
У перші 380 тисяч років після Великого вибуху Всесвіт являв собою гарячу плазму — суміш іонізованого газу, що поступово охолоджувався, формуючи перші нейтральні атоми. Проте з часом з’явилися масивні зірки, що викидали величезні обсяги енергії, розщеплюючи ці атоми на складові частини, що призвело до іонізації міжгалактичного середовища. Під час епохи реіонізації ці процеси відбувалися в масштабах усього Всесвіту, змінюючи його структуру та впливаючи на подальший розвиток галактик.
Основою для розрахунку часу завершення реіонізації є різні астрономічні методи, зокрема аналіз реліктового випромінювання та Лайман-альфа лісу — набору спектральних ліній, що відповідають змінам енергії в атомах водню. Ці методи допомагають визначити кількість водню, що зазнала іонізації, та обсяг енергії, необхідний для цього процесу. Однак дані телескопа Джеймса Вебба вказують на нові можливі часові рамки, що викликає необхідність переоцінки існуючих моделей.
Нові спостереження показують, що світло від галактик, що виникли через 550–650 млн років після Великого вибуху, підтверджує наявність вже іонізованого водню, що вказує на раннє завершення процесу реіонізації. Це ставить під сумнів усталені моделі, оскільки наявні дані реліктового випромінювання та Лайман-альфа лісу вказують на пізніше завершення епохи. Це означає, що поточні моделі можуть не враховувати важливі фактори, такі як частіші рекомбінації, під час яких протони та електрони знову об’єднуються в нейтральні атоми водню.