JWST виявив галактики, які живили космічну реіонізацію
Астрономи, які вивчають дані від космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST), вважають, що виявили надзвичайно яскраві скупчення галактик, які були джерелом екстремальних рівнів ультрафіолетового світла, яке живило період космічного оновлення, відомий як реіонізація.
Про це повідомляє видання Останні події з посиланням на пресреліз NASA.
Таємниче походження цього процесу реіонізації Всесвіту тривалий час непокоїло астрономів і космологів. Нове дослідження показує, що ці невеликі, але потужні галактики зазнали екстремальних процесів зореутворення, відомих як спалахи зореутворення, які змогли генерувати достатню кількість ультрафіолетового випромінювання, щоб прокласти шлях крізь ранні міжзоряні галактичні хмари Всесвіту, що призвело до реіонізації.
«Що стосується виробництва ультрафіолетового випромінювання, ці невеликі галактики значно перевершують свої можливості», — пояснює Ісак Волд з Центру космічних польотів НАСА імені Годдарда в Грінбелті, штат Мериленд. «Наш аналіз цих крихітних, але потужних галактик є в 10 разів чутливішим, ніж попередні дослідження, і показує, що вони існували в достатній кількості та мали достатню ультрафіолетову потужність, щоб спричинити цю космічну реконструкцію».
Хоча перші мільярди років свого існування Всесвіт був оповитий туманом нейтрального водню, сьогодні цей газ позбавлений електронів, тобто іонізований. Астрономи запропонували кілька причин цього періоду космічного оновлення, включаючи великі галактики, малі галактики і навіть чорні діри. Проте остаточна причина реіонізації досі не встановлена.
Оскільки останні дослідження вказують на менші галактики як ймовірних винуватців надзвичайного ультрафіолетового випромінювання, що спричиняє реіонізацію, команда проаналізувала раніше записані дані JWST у пошуках галактик відповідного космічного віку, які демонструють ознаки спалахів зореутворення, достатньо потужних, щоб виробляти надмірну кількість ультрафіолетового випромінювання.
«Галактики з малою масою збирають навколо себе менше нейтрального водню, що полегшує витік іонізувального ультрафіолетового випромінювання», — сказав Роудс. «Так само спалахи зореутворення не тільки виробляють велику кількість ультрафіолетового випромінювання, але й прорізають канали в міжзоряній матерії галактики, що допомагає цьому випромінюванню вирватися назовні».
За словами авторів дослідження, два інструменти «Вебба», NIRCam (Камера ближнього інфрачервоного діапазону) та NIRSpec (Спектрограф ближнього інфрачервоного діапазону), ідеально підходять для вивчення інфрачервоного світла від давньої фази галактичного формування зірок.
Команда розпочала дослідження з аналізу даних NIRCam на предмет сильних джерел високоенергетичних процесів, достатньо потужних, щоб генерувати зелену лінію, випромінювану атомами кисню після втрати двох електронів. Спочатку це світло було у видимому спектрі, але еони, проведені в космосі, розтягнули його, в результаті чого утворився інфрачервоний сигнал, який може бути виявлений телескопом JWST.
Використовуючи процес, який називається гравітаційним лінзуванням, для підвищення роздільної здатності телескопа Вебба, команда зосередилася на даних, зібраних з гігантського скупчення галактик під назвою Абель 2744. Розташоване приблизно в 4 мільярдах світлових років від Землі, Абель 2744 має прізвисько «скупчення Пандори».
Порівнюючи дані, зібрані в рамках програми спостережень UNCOVER (Ультраглибокі спостереження епохи реіонізації за допомогою NIRSpec і NIRCam), очолюваної Рейчел Безансон з Університету Піттсбурга в Пенсільванії, з новими даними про той самий регіон, зібраними NIRSpec, команда визначила 83 потенційні зоряні скупчення. Оскільки всі ці скупчення утворилися приблизно через 800 мільйонів років після Великого вибуху, вони потрапляють у період червоного зсуву 7.
«Ці галактики настільки малі, що для створення еквівалентної зоряної маси нашої власної галактики Чумацький Шлях потрібно від 2000 до 200 000 таких галактик», — сказав Малхотра. «Але ми можемо їх виявити завдяки нашій новій техніці відбору зразків у поєднанні з гравітаційним лінзуванням».
Зосередившись на 20 з цих скупчень для «більш глибокого дослідження», Волд і його колеги з Центру космічних польотів НАСА імені Годдарда, Сангіта Малхотра і Джеймс Роудс, виявили докази екстремального зореутворення та надмірного випромінювання ультрафіолетового світла. Хоча ці зорі невеликі за розміром, вони схожі на зорі в сучасному Всесвіті та «випромінюють близько 25 % свого іонізувального ультрафіолетового світла в навколишній простір».
Волд каже, що якщо скупчення галактик, які вивчала його команда, випромінюють подібну кількість ультрафіолетового світла, вони можуть забезпечити все ультрафіолетове світло, необхідне для перетворення нейтрального водню Всесвіту в іонізовану форму.