Роль маломассивных галактик в реионизации Вселенной по данным JWST
Современная Вселенная наполнена светом, но так было не всегда. В первые сотни миллионов лет после Большого взрыва космос был окутан густым туманом нейтрального водорода, поглощавшим ультрафиолетовое излучение. Однако что-то кардинально изменило ситуацию, превратив эту непрозрачную пелену в прозрачную, ионизированную среду, которую мы наблюдаем сегодня. Этот процесс, известный как реионизация, оставался одной из главных загадок астрофизики.
Новые данные космического телескопа Джеймс Уэбб (JWST) позволили ученым приблизиться к разгадке. Оказалось, что ключевую роль в этом глобальном преобразовании сыграли крошечные, но невероятно активные галактики, существовавшие в эпоху, когда возраст Вселенной составлял всего около 800 миллионов лет. Эти галактики, несмотря на свои скромные размеры, производили колоссальное количество ультрафиолетового излучения, способного ионизировать межгалактический водород.
Прорыв в понимании реионизации
Исследование, проведенное группой астрономов под руководством Исака Уолда из Catholic University of America и NASA Goddard, показало, что небольшие галактики со вспышками звездообразования могли быть основными «двигателями» реионизации.
Используя уникальные возможности JWST, ученые проанализировали данные, полученные с помощью камеры NIRCam и спектрографа NIRSpec, и обнаружили 83 такие галактики в скоплении Abell 2744, также известном как скопление Пандоры.
Гравитационное линзирование, создаваемое массивным скоплением, усилило свет далеких объектов, позволив телескопу зафиксировать даже самые тусклые и компактные галактики. Особый интерес представляла спектральная линия дважды ионизированного кислорода ([O III]), свидетельствующая о мощных процессах звездообразования. Анализ показал, что эти галактики, хотя и в тысячи раз менее массивные, чем Млечный Путь, производили достаточно ультрафиолета, чтобы объяснить глобальную ионизацию водорода.
Почему маленькие галактики оказались такими важными?
Как отмечают исследователи, небольшие размеры этих галактик сыграли им на руку. В отличие от крупных систем, где нейтральный водород мог эффективно поглощать ультрафиолет, в компактных галактиках свету было легче вырваться в межгалактическое пространство. Кроме того, интенсивное звездообразование создавало «каналы» в газе, дополнительно способствуя утечке ионизирующего излучения.
Если экстраполировать свойства этих древних галактик на аналогичные объекты в ранней Вселенной, окажется, что их совокупного излучения было достаточно для завершения реионизации. Это открытие не только подтверждает ведущую роль маломассивных галактик в космической эволюции, но и демонстрирует, как «Джеймс Уэбб» помогает пересмотреть наши представления о ключевых этапах истории Вселенной.
Открытие, представленное на 246-м заседании Американского астрономического общества, подчеркивает, что даже самые маленькие галактики могут оказывать колоссальное влияние на космос. Благодаря JWST астрономы впервые получили прямые доказательства того, что именно такие объекты стали «архитекторами» прозрачной Вселенной, какой мы ее знаем сегодня. Дальнейшие исследования помогут уточнить их вклад и раскрыть новые детали одного из самых важных переходных периодов в истории мироздания.