Обнаружены галактики, ответственные за регионизацию Вселенной

Крошечные галактики, невидимые без помощи гравитационного увеличения, оказались главными героями одного из самых загадочных периодов в истории Вселенной. Исследование с участием телескопа Джеймса Уэбба раскрыло, как они осветили ранний космос ультрафиолетовым светом.

Белые ромбы обозначают 20 из 83 молодых галактик с малой массой и вспышками звездообразования, найденных на инфракрасных снимках скопления Abell 2744. Композитный кадр создан с помощью трех фильтров NIRCam, включая F410M, чувствительный к свету дважды ионизированного кислорода — атомов, потерявших два электрона. Это излучение, возникшее во время реионизации, растянулось в инфракрасный диапазон по мере расширения Вселенной. Масса скопления усиливает далекие сигналы, позволяя увидеть галактики такими, какими они были 800 миллионов лет назад

Источник: NASA/ESA/CSA

Работа, о которой сообщили на 246-м собрании Американского астрономического общества в Анкоридже (Аляска), опубликована при участии специалистов NASA и Католического университета Америки. Исследователи использовали данные с космического телескопа имени Джеймса Уэбба, в частности, инструменты NIRCam и спектрограф NIRSpec.

Ученые проанализировали изображения далекого скопления галактик Abell 2744, известного как «скопление Пандоры», и нашли 83 крошечных галактики возрастом около 800 миллионов лет. Эти галактики выделяются вспышками звездообразования — процессами, в ходе которых быстро формируются звезды. Несмотря на скромные размеры, такие галактики излучают достаточно ультрафиолетового света, чтобы повлиять на реионизацию — превращение нейтрального водорода в ионизированное состояние.

Слева — увеличенное инфракрасное изображение скопления Abell 2744 с тремя молодыми звездообразующими галактиками, отмеченными зелеными ромбами. В центре — крупные планы этих галактик с указанием увеличения от гравитационной линзы, красных смещений (z), соответствующих возрасту Вселенной около 790 млн лет, и предполагаемой массы звезд. Справа — данные с инструмента NIRSpec подтверждают наличие яркого излучения дважды ионизированного кислорода (зеленые полосы), что говорит о мощном звездообразовании

Источник: NASA/ESA/CSA

Ранний космос был заполнен туманом из нейтрального водорода, который препятствовал прохождению света. Лишь спустя сотни миллионов лет этот туман рассеялся, и Вселенная стала прозрачной. Кто зажег этот свет? Ответ может быть в этих миниатюрных, но ярких галактиках.

Гравитационная линза, созданная массой скопления Abell 2744, позволила Уэббу усилить сигнал от далеких объектов. Среди обнаруженных галактик есть особенно легкие — например, одна из них имеет массу всего в два миллиона солнц. Это сопоставимо с самыми крупными звездными скоплениями в нашей Галактике.

Одна из самых интересных галактик исследования, названная 41028 (зеленый овал в центре), имеет предполагаемую звездную массу всего в 2 миллиона солнц — сопоставимую с массами крупнейших звездных скоплений в нашей собственной галактике Млечный Путь

Источник: NASA/ESA/CSA

Астрономы обнаружили, что вспышки звездообразования создают каналы в межзвездной среде, через которые ультрафиолетовый свет легко уходит наружу. Аналогично тому, как ребенок, прыгнувший в лужу, разбрызгивает воду, молодые звезды пробивают путь сквозь газ и пыль, выпуская свет в космос.

Если такие галактики действительно испускали значительную долю ионизирующего излучения, они могли сыграть решающую роль в трансформации Вселенной. Теперь, благодаря сверхчувствительным инструментам Уэбба и гравитационному «увеличительному стеклу», у ученых есть шанс увидеть, как это происходило.

Такие открытия помогают лучше понять, как выглядела Вселенная в ранние эпохи, и как формировались первые галактики. Ранее Наука Mail рассказала о другом интересном наблюдении — астрономы поймали мощный выброс вещества из центра далекой активной галактики, ранее считавшейся спокойной.