Галактики, формировавшиеся в ранней Вселенной, питались холодным газом

Исследователи, анализирующие данные космического телескопа Джеймс Уэбб, определили три галактики, которые, возможно, активно формировались, когда Вселенной было всего от 400 до 600 миллионов лет.

Данные Уэбба показывают, что эти галактики окружены газом, который, как думают ученые, состоит почти исключительно из водорода и гелия, самых ранних элементов, существовавших во Вселенной. Инструменты Уэбба настолько чувствительны, что им удалось обнаружить необычное количество плотного газа, окружающего эти галактики. Этот газ, вероятно, в конечном итоге способствовал образованию новых звезд в галактиках.

«Эти галактики подобны сверкающим островам в море нейтрального, непрозрачного газа», — объяснил Каспер Хайнц, ведущий автор и доцент кафедры астрофизики DAWN Копенгагенского университета в Дании. «Без Уэбба мы не смогли бы наблюдать эти очень ранние галактики, не говоря уже о том, чтобы узнать так много об их формировании».

«Мы отходим от представления о галактиках как об изолированных экосистемах. На этом этапе истории Вселенной все галактики тесно связаны с межгалактической средой с ее нитями и структурами первичного газа», — добавила Симона Нильсен, соавтор работы.

На изображениях Уэбба галактики выглядят как слабые красные пятна, поэтому дополнительные данные, известные как спектры, имели решающее значение для выводов. Спектры показывают, что свет этих галактик поглощается большим количеством нейтрального газообразного водорода.

«Газ должен быть очень широко распространен и покрывать очень большую часть галактики», — сказал Дарак Уотсон, соавтор, профессор DAWN. «Это говорит о том, что мы наблюдаем сборку нейтрального газообразного водорода в галактики. Этот газ будет охлаждаться, слипаться и образовывать новые звезды».

Вселенная изменилась через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва в период, известный как эпоха реионизации. Газ между звездами и галактиками был в значительной степени непрозрачным и все изменилось только примерно через 1 миллиард лет после Большого взрыва. Звезды в галактиках способствовали нагреву и ионизации газа вокруг них, в результате чего газ в конечном итоге стал полностью прозрачным.

Сопоставляя данные Уэбба с моделями звездообразования, исследователи также обнаружили, что в этих галактиках в основном есть популяции молодых звезд. «Тот факт, что мы видим большие резервуары газа, также предполагает, что галактики еще не успели сформировать большинство своих звезд», — добавил Дарак Уотсон.

Остается еще много вопросов, требующих решения. Где конкретно находится газ? Сколько его находится вблизи центров галактик и на их окраинах? Является ли газ чистым или уже заполнен более тяжелыми элементами? Предстоит провести значительные исследования. “Следующим шагом будет создание больших статистических выборок галактик и детальная количественная оценка распространенности и значимости их особенностей”, — сказал Каспер Хайнц.