Астрономы, использующие данные космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), принадлежащего NASA, совершили прорывное открытие. Они обнаружили популяцию небольших галактик, которые сыграли ключевую роль в ранней трансформации Вселенной.
Это беспрецедентное исследование было представлено на 246-м заседании Американского астрономического общества в Анкоридже, штат Аляска. Оно даёт новое представление о космических силах, которые изменили облик Вселенной.
Раскрытие роли небольших галактик в реионизации
Изучение ранней Вселенной долгое время было сосредоточено на массивных галактиках или сверхмассивных чёрных дырах как основных движущих силах реионизации. Однако последние находки указывают на то, что небольшие галактики, которые обычно упускаются из виду в космологических исследованиях, также вносили значительный вклад в этот процесс.
Эти крошечные галактики, несмотря на свой небольшой размер, были наполнены интенсивным ультрафиолетовым излучением, что имело решающее значение для отрыва электронов от атомов водорода во время реионизации. Галактики, обнаруженные в ходе исследования, существовали, когда Вселенной было около 800 миллионов лет, — это критический этап, когда водородный газ перешёл из нейтрального состояния в ионизированное.
По словам Исака Вольда, ассистента научного сотрудника Католического университета Америки и Центра космических полётов имени Годдарда NASA, «когда дело доходит до производства ультрафиолетового света, эти небольшие галактики работают гораздо эффективнее, чем можно было бы ожидать. Наш анализ этих крошечных, но могущественных галактик в 10 раз более чувствителен, чем предыдущие исследования, и показывает, что они существовали в достаточном количестве и обладали достаточной мощностью ультрафиолетового излучения, чтобы инициировать этот космический ремонт».
Одна из самых интересных галактик исследования, получившая название 41028 (зелёный овал в центре), имеет оценочную звёздную массу всего в 2 миллиона солнечных масс — это сопоставимо с массами крупнейших звёздных скоплений в нашей галактике Млечный Путь.
Гравитационное линзирование усиливает наблюдательные возможности Уэбба
Ключевым фактором успеха этого исследования стало использование гравитационного линзирования — явления, при котором массивное скопление галактик Abell 2744 действует как естественное увеличительное стекло. Этот эффект позволил JWST заглянуть глубже во Вселенную, чем когда-либо прежде, и обнаружить галактики, которые в противном случае были бы слишком далёкими или тусклыми для наблюдения.
Команда проанализировала 83 небольшие галактики, все они были идентифицированы на изображениях, полученных с помощью камеры ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) телескопа Уэбба. Благодаря этому увеличению им удалось получить важные данные о галактиках того времени, когда Вселенной было всего около 800 миллионов лет — это всего 6% от её текущего возраста в 13,8 миллиарда лет.
Эффект гравитационного линзирования в сочетании с точностью приборов Уэбба сделал эти галактики видимыми, несмотря на их относительно низкую массу и слабое свечение.
Маленькие, но могущественные галактики: ключ к трансформации Вселенной
Долгое время считалось, что небольшие галактики играют минимальную роль в космических событиях. Однако данные, полученные с помощью телескопа Уэбба, изменили это представление. Эти небольшие галактики были источниками ультрафиолетового излучения в критический период космической истории.
По словам Джеймса Роадса, учёного из Центра космических полётов имени Годдарда NASA, «галактики с низкой массой собирают меньше нейтрального водорода, что облегчает выход ионизирующего ультрафиолетового излучения. Кроме того, эпизоды звездообразования не только производят обильное ультрафиолетовое излучение, но и прорезают каналы в межзвёздном веществе галактики, что помогает этому свету вырваться наружу».
Этот процесс позволил ультрафиолетовому излучению покинуть эти галактики и внести свой вклад в ионизацию водородного газа, что ознаменовало собой серьёзный сдвиг в составе ранней Вселенной.