Астрономы с помощью телескопа Джеймс Уэбб приблизились к пониманию того, что ионизировало Вселенную
Астрономы определили, что молодые активные галактики могут быть ответственны за запуск последней великой трансформационной эпохи в нашей Вселенной, которая ионизировала нейтральный межзвездный газ.
Миллиарды лет назад наша Вселенная была намного меньше и намного горячее, чем сегодня. В очень ранние времена она была настолько мала и горяча, что находилась в состоянии плазмы, где электроны были отделены от атомных ядер.
Но когда возраст Вселенной составлял около 380 000 лет, она остыла до такой степени, что электроны могли рекомбинировать на своих ядрах, образуя суп из нейтральных атомов.
Однако наблюдения за современной Вселенной показывают, что почти вся материя во Вселенной вовсе не нейтральна. Вместо этого она ионизируется, опять же в состояние плазмы. За прошедшие миллиарды лет что-то должно было произойти, чтобы нейтральный газ космоса превратился в ионизированную плазму.
Астрономы называют это событие эпохой реионизации и подозревают, что оно произошло в первые несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Но они не уверены, как происходило это трансформационное событие.
Один из самых больших споров в современной космологии касается источника реионизации. Одна из гипотез состоит в том, что за это ответственны квазары.
Квазары — это светящиеся галактические ядра, окружающие сверхмассивные черные дыры, которые выделяют огромное количество высокоэнергетического излучения. Это излучение может легко «затопить» Вселенную и превратить ее из нейтральной в ионизированную.
Но проблема с этой гипотезой в том, что квазары относительно редки, и поэтому им трудно покрыть объем Вселенной.
Другая гипотеза состоит в том, что за это ответственны молодые галактики, богатые звездообразованием. В этом сценарии процесс ионизации нейтрального газа более распространен во Вселенной.
Каждая отдельная галактика способна ионизировать газ только в непосредственной близости от нее, но, поскольку галактик много, можно реионизировать буквально всю Вселенную. Но единственный способ сделать это — если достаточно высокоэнергетического излучения прорвется из галактик в окружающую среду.
Группа астрономов использовала космический телескоп Джеймс Уэбб для исследования этой гипотезы. Однако, они не могут исследовать излучение, исходящее от галактик напрямую, потому что это излучение поглощается материей за миллиарды световых лет между нами и этими галактиками. Поэтому астрономам пришлось искать другие пути.
Используя способность Джеймса Уэбба изучать далекие галактики, они смогли измерить, насколько такие галактики компактны и насколько богаты звездообразованием. Затем они смогли сравнить эти галактики с аналогичными, обнаруженными в современной Вселенной, чтобы оценить количество утекающего от них излучения.
По оценкам ученых, в среднем галактики в ранней Вселенной пропускали примерно 12% доступных фотонов высокой энергии. Этого количества как раз достаточно, чтобы потенциально реионизировать весь космос за относительно короткий промежуток времени.
Однако результаты не являются окончательными из-за ряда предположений, которые пришлось сделать астрономам. Но они указывают на интригующее направление в решении этой давней космологической загадки.