Hitrost svetlobe nam daje iluzijo, da imamo okolico pod nadzorom. Naj na naš vozni pas pride avtomobil, prehitevajoč v škarje; pred očmi zalesketa rezilo roparja ali proti nam poleti teniška žogica - občutek pravi, da bomo vse v vidnem polju nemudoma zaznali in se lahko ustrezno odzvali. To ne drži popolnoma: fotoni imajo omejeno hitrost in bodo opazovalca vedno informirali z zamikom. Čeprav za običajnega človeka ta časovni razmik ni pomemben, pa onemogoča, da bi lahko neposredno videli preteklost. Fotoni, ki so se leta 1917 odbili z vojaka, ki je preprečil italijansko zavzetje strateško pomembne gore Škabrijel na soški fronti, so za vedno švignili mimo in so davno, daleč stran. Zgodovinarji, ki proučujejo določen pomemben in usoden dogodek, so prisiljeni brskati po posrednih virih.

Najvišja hitrost je še vedno počasna
Še tako izjemna hitrost svetlobe pa se izkaže za počasno na ravni vesolja. Od enega dela vesolja do drugega lahko potuje milijarde let. To je velika omejitev, saj dejanskega stanja velike večine obstoječega ne vidimo, fotoni so preveč polžji. Tako zelo, da bo opazovalec na Zemlji šele čez desetine milijard let uzrl, kaj se ta trenutek dogaja v neki galaksiji.

Po drugi strani to omogoča živo gledanje preteklosti. Vesolje lahko opazujemo skoraj do samega začetka časa samega - kot da bi biolog pred očmi imel dinozavra, s kožo in kostmi vred, in na tej podlagi verno popisal tedanjo resničnost. Vesolje vidimo ne le v otroštvo, temveč skoraj kot plod v maternici. Odmev nečesa, kar bi bili lahko najzgodnejši svetovi, prve galaksije sploh, prav zdaj pljuska ob teleskope in pripoveduje drobce pradavnih zgodb.

Gledanje skozi mulja poln ribnik
Toda na nepredstavljivo razprostrtih razdaljah se svetlobe pradavnih objektov šibijo, izgubljajo energijo in se vse bolj pršijo. Poleg tega po vmesnem prostoru mrgoli motečih elementov, ki kot mulj v ribniku zastirajo pogled. Dlje v preteklost kot poskušajo astronomi pogledati, težje je. Še posebej meglena je prva milijarda let. Dobesedno. To je čas, ko je bilo vesolje (poenostavljeno) en ogromen oblak plina, ki je svetlobi preprečeval daljše poti. Obdobju zato znanstveniki pravijo vesoljski temni vek, vanj pa lahko pokukajo le najzmogljivejši teleskopi sveta, pogosto z združenimi močmi (npr. znani program Frontier Fields).
Z vesoljskima Hubblom, Spitzerjem in zemeljskim Keckom pogosto dela profesorica fizike na Univerzi v Kaliforniji, Davis, Maruša Bradač. Znana je po proučevanju skrivnostne temne snovi. A poleg tega se veliko ukvarja z zgodnjim vesoljem. S tem, kako so v meglici temnega veka nastajale luknje oziroma s procesom reionizacije.

Skrajno bledo osvetje
Na čelu mednarodne raziskovalne skupine je našla že veliko primerkov galaksij iz tedanjega časa, ki so dolble vseprisotno meglo. Med mnogimi pa se je znašla tudi ena, ki nosi rekordni naslov: je najtemnejša galaksija, kar so jih kdaj koli do zdaj zaznali in potrdili. "Opazovanja smo izvajali več kot pet let, in to je prvi takšen loterijski dobitek," je povedala za MMC. Raziskava je objavljena v znanstveni publikaciji The Astrophysical Journal Letters.
Najdena, še nepoimenovana galaksija se na posnetku nahaja 13 milijard let v preteklosti. Je zelo mlada, nastala je med 10 milijoni in 30 milijoni let predtem in je v primerjavi z današnjimi meglenicami dokaj majhna. Vsebuje približno deset milijonov zvezd, kar je v primerjavi z okoli 300 milijardami, kar naj bi jih svetlilo v Galaksiji Rimski cesti, dokaj pritlikavo. V primerjavi z najsvetlejšo zvezdo na nočnem nebu je njena svetloba več kot desettisoč milijardkrat šibkejša, je ponazorila Bradačeva.
Dandanes je sicer ta galaksija vsaj kakšnih 30 milijard svetlobnih let stran in najbrž povsem drugačna; če sploh še obstaja in se ni združila v neko večjo formacijo.

Na pomoč priskoči bližnja jata
V raziskavi niso nameravali iskati najtemnejše galaksije, temveč so poskušali izbrskati čim več primerkov čim dlje v preteklost. "Teh oddaljenih galaksij ne vidimo prav dosti," je povedala. Tudi s Hubblom, s katerim so jih iskali, ni lahko. "Kar veliko časa smo opazovali te dele neba. Potem odkriješ od pet do deset takšnih, ki jih lahko natančneje opazuješ," je ponazorila.
Hubble je kljub več kot četrt stoletja starosti še vedno najprimernejši, ima najvišjo ločljivost in še vedno redno podira rekorde - in tudi zanj je takšna oddaljenost trd oreh. Pravzaprav brez izdatne pomoči narave same do te novice sploh ne bi prišlo.
Hubblu je do detekcije komaj brleče meglenice pomagalo gravitacijsko lečenje. Med teleskopom in opazovanim objektom je namreč ogromna jata galaksij MACS2129.4-0741, ki je tako masivna, da močno ukrivlja tkanino čas-prostor. V jati je tisoče galaksij, ki vsebujejo kar za bilijardo Sončevih mas; od tega sta sicer le kakšna dva odstotka same galaksije, 18 odstotkov navržejo plini, preostalih 80 odstotkov mase prispeva temna snov. Vse to skupaj je prostor-čas okoli sebe spremenilo v ogromno lečo, ki je izostrila svetlobo precej bolj oddaljenih prostranstev v ozadju.
Ukrivljenost je povzročila, da se je slika potrojila; okoli jate galaksij se nanizajo kar tri podobe mrleče galaksije. Njena svetloba se s pomočjo leče ojača za 11-, 5- in 2-krat, brez tega z Zemlje sploh ne bi bila vidna.

Hubble ne zmore vsega
Toda tudi Hubble ima svoje omejitve. Na tej točki raziskovalna skupina ni mogla z gotovostjo reči, ali trojica res pripada istemu izvornemu osvetju. Niti se samo s Hubblom ne da zelo zanesljivo preveriti, da je osvetje res tako daleč. Oddaljenost se meri s pomočjo pojava, imenovanega rdeči premik, in je po analogiji podoben Dopplerjevemu učinku. Vesolje se namreč širi; širjenje prostora pa svetlobi, ki potuje po njem, daljša valovno dolžino. Več časa kot snop svetlobe tava, bolj ga pomakne proti rdeči barvi, in bolj verjetno je, da je rdečkasta galaksija daleč in da se zelo hitro oddaljuje od nas. Verjetno, ne pa zagotovo. Lahko je tudi majhna, a dejansko rdeča galaksija v relativni bližini.

"Hubble gleda le barvo galaksije, in če je ta zelo rdeča, potem mislimo, da je oddaljena. Problem pa je, da obstajajo galaksije bližje nam, ki so dejansko rdeče barve. V 80 odstotkih gre res za tiste oddaljene, ampak nikoli ne veš, ali ni mogoče v tistih preostalih 20 odstotkih," je pojasnila fizičarka.

Keckovo razbijanje svetlobe
Na pomoč priskoči zemeljski teleskop Keck, ki stoji na več kot 4 kilometre visoki havajski gori Mauna Kea. V nam vidni svetlobi sicer dela manj natančne posnetke neba kot Hubble, je pa po besedah Maruše Bradač najboljši na svetu za metodo analize svetlobe, poimenovano spektroskopija. "Gre za dopolnjevanje. S Hubblom je veliko lažje fotografirati, ampak če hočeš dobiti spekter galaksije; če hočeš najti elemente v njej in izmeriti, kako daleč je, potem potrebuješ Keck. Hubble tega ne zmore," je povedala. Metoda razbije prejeto elektromagnetno valovanje na različne valovne dolžine, kar poskrbi za "podpis" določenega elementa v galaksiji.
S tem so dokazali, da so vse tri podobe prišle z istega izvora, pa tudi, da gre resnično za oddaljeno galaksijo pri rdečem pomiku 6,85.

Tayna brez spektrografa
To je tudi ključna razlika med svežo raziskavo in rekordom, ki je medije polnil decembra lani. Takrat je raziskovalna skupina s Papeške katoliške univerze v Čilu našla najbolj bledo oz. najbolj temno galaksijo zgodnjega vesolja, Tayno, ki naj bi obstajala le 400 milijonov let po velikem poku, začetku časa. Tudi ta skupina je uporabila Hubblov teleskop. Toda potrditve s spektroskopijo ni bilo in zanesljivost ugotovitve je nižja. Namesto tega so Čilenci uporabili fotometrijo na vesoljskem teleskopu Spitzer; ta metoda pa se osredinja zgolj na človeku vidni del svetlobe in tudi ne prinaša dokončno zanesljive potrditve.

Le peščica se da popolnoma potrditi
Na kup številnih omejitev pri raziskovanju otroštva vesolja namreč pade še ena ovira. Spektroskopija se navadno izvaja na določenem elementu, v tem primeru na vodiku, ki je najpogostejši element sploh, takrat kot tudi danes. Toda ker je vodika toliko, njegova emisija hitro preide v absorbcijo, kar pomeni, da instrument na Zemlji od opazovanega objekta ne dobi veliko uporabnega. Po besedah Bradačeve je tako dokončna potrditev mogoča na manj kot desetini zgodnjih galaksij. "Zato so ta opazovanja zelo problematična," je povedala.

Astronomi sicer poskušajo še z drugimi elementi, denimo z ogljikom, kar izvajajo na čilenskem radijskem teleskopu ALMA. Tudi ta pot je trnova. V zgodnjem vesolju je namreč bilo ogljika, nekoliko težjega elementa, zgolj za vzorec. Od vodika in helija težje elemente so namreč skozi zgodovino v svojih nedrjih pristiskale zvezde, kar pomeni, da so ga takrat komajda začele proizvajati. Pa še nekaj časa potrebuje, da začne sevati, je poudarila Bradačeva, v upanju, da bodo zmogljivejša tehnologija v prihodnosti to oviro premagala.

Razpihovanje prastare megle
S tem bodo znanstveniki dobili boljši vpogled v zgodovino vesolja. Na kratko: za zdaj ta pravi, da se je veliki pok zgodil pred 13,8 milijarde let. Prav na začetu je bilo vse skupaj zelo vroča in gosta "juha" osnovnih delcev, ki se je širila in hladila. Okoli tri minute po začetku časa se je dovolj ohladila, da so se delci zlepili v atomska jedra, torej ioniziran vodik in nekaj helija. Preteči je moralo skoraj 380.000 let, da je temperatura padla pod 3.000 stopinj Celzija, kar je omogočalo, da so se elektroni končno združili z jedri. Fotoni, delci svetlobe, so takrat prvič svobodno poleteli, kar je najstarejša znana svetloba sploh. Odbila se je s površine zadnjega sipanja, kar je dodobra izmeril pokojni teleskop Planck.
Toda vesolje je bilo takrat en ogromen oblak nevtralnega plina, največ vodika, zato je bilo še vedno precej temno. Deli oblaka so se ponekod začeli zgoščati. Ni povsem jasno, kako in zakaj so nastale gravitacijske pasti, po eni izmed teorij naj bi k temu pripomogla temna snov; v vsakem primeru pa so zgoščenine po nekaj sto milijonih let pripeljale do prvih protogalaksij, v njih pa prvih prazvezd s skupno nekje do milijona Sončevih mas. To naj bi se zgodilo po 400 milijonih let po velikem poku, čeprav nekatere raziskave Bradače kažejo, da se je to zgodilo še prej.

Reionizacija razpiha meglo
Galaksije so izdolble majhne luknjice v ogromnem oblaku nevtralnega vodika, od začetka tako, da so del okolice porabile za lastno formacijo. Nato pa se je začel proces, ki je še danes slabo poznan: reionizacija. "Goreče" zvezde, zbrane v meglenicah, so začele močno sevati. Sevanje je atomom okoliškega nevtralnega vodika zbijalo elektrone, zato so ponovno postali tisto, kar so nekoč bili: ioni. Pri tem so galaksije počasi, a vztrajno razpihovale plinasto zaveso. Od začetka je bilo vesolje kot sir livada z veliko, veliko majhnimi luknjicami, ki pa so počasi pripeljali do ementalerja z vse večjimi in čez stotine milijonov let do konca temnega veka - ko je vesolje zares prosojno zasijalo. Ves ta proces je potekal med 400 milijoni let in 1,3 milijarde let po velikem poku. Kako točno, še ni znano.

Različni teleskopi dajo različne odgovore. Stari Nasin WMAP je mejo konca reionizacije dal pri rdečem premiku 17, Planck pred leti pri 10; ravno pred kakim tednom pa so v njegovi ekipi z boljšo kalibracijo podali mejo pri rdečem premiku 8,5. "Zato je toliko pomembneje, da ugotovimo, kdaj se je to dejansko zgodilo. Planck meri bolj povprečno te epohe. Mi pa gledamo galaksije, ki so bolj in bolj oddaljene. S spektrografom potem proučujemo, koliko vodika izsevajo, koliko ga ni bilo absorbiranega; s tem pa, koliko nevtralnega vodika je na določeni točki v vesolju in času. Nato lahko statistično izračunamo, kako je reionizacija sploh potekala," je pojasnila.
Zadnja raziskava je dala določeno mejo. Pokazala je, da se temni vek vesolja zagotovo konča pri rdečem pomiku 6,85 oziroma pred 12,5 milijarde let.
Hubblov naslednik na poti
Hubble se bo sicer predvidoma upokojil leta 2020, če se ne bo do takrat morda pokvaril. Vsekakor je za konec desetletja načrtovano nadzorovano uničenje, naprava je namreč prevelika, da bi jo kar spustili v atmosfero, da tam zgori. Kosi bi lahko prileteli do tal in predstavljali nevarnost za ljudi. Za nadzorovan spust bo treba v orbito poslati astronavte, da nanj namestijo ustrezne mehanizme. . A če je že treba odšteti denar za še eno misijo v orbito ... zakaj ne bi namesto potisnikov v smrt takrat namestili nove opreme? Takšne, ki bi njegove zmožnosti še povečala? Usoda Hubbla je tako negotova. Vsekakor ga bo od (predvidoma) leta 2018 naprej dopolnjeval in presegal teleskop James Webb, katerega zrcalo so nedavno pozlatili. Webb bo sposoben vpogleda še dlje v preteklost, saj bo specializiran za drug del elektromagnetnega valovanja.

Tako bodo astronomi v realnem času videli, kaj se "dogaja" pri nastajanju prvih zvezd in galaksij sploh, prvih generacij snovi, ki sestavlja vse nas. Videli bodo vesoljski ekvivalent prehitevanja v škarje in z veliko zanesljivostjo zapisali, kdo je kriv.

Prgišče drugih rekordov
"Prestol" najbolj oddaljene galaksije se je v zadnjih letih pogosto spreminjal. Še lani spomladi ga je zasedal z8_GND_5296. Maja ga je nadomestil EGS-zs8-1, katerega svetloba je do Zemlje potovala 13,04 milijarde svetlobnih let. Le tri mesece pozneje se je umaknil prej omenjeni galaksiji EGSY8p7, trenutno pa ga zaseda GN-z11. Seznam devetih najbolj oddaljenih si lahko ogledate v tej fotogaleriji. Najsvetlejša meglenica je tista, ki sveti kot 300 bilijonov Sonc.

Avdio: Marca je Bradačeva sodelovala v oddaji Radia Maribor