Наблюдения, выполненные с помощью космического телескопа Hubble, заставили ученых усомниться в одной из ведущих гипотез о том, как ранняя Вселенная вышла из темноты. Согласно полученным данным, мощные взрывы умирающих звезд могли не помогать, а мешать процессу, который, как считалось ранее, они же и запускали. Международная группа исследователей, в состав которой вошли астрономы из Мичиганского университета, пришла к выводу, что порождаемые такими взрывами ветры препятствуют выходу ультрафиолетового излучения из галактик.
Результаты работы опубликованы в журнале Nature Astronomy. Они дают новые подсказки о том, каким образом примерно 13 миллиардов лет назад Вселенная стала прозрачной для ультрафиолета. В первые сотни миллионов лет после Большого взрыва пространство между галактиками заполнял нейтральный водород, образуя своеобразный космический туман, который поглощал ультрафиолет и не давал свету свободно распространяться.
Ситуация изменилась в эпоху реионизации, начавшуюся около 13 миллиардов лет назад. Мощное излучение первых галактик постепенно отрывало электроны от атомов водорода, оставляя положительно заряженные протоны и свободные электроны. По мере того как все больше водорода ионизировалось, ультрафиолет мог проходить через межгалактическое пространство на значительно большие расстояния, и в итоге сформировалась та относительно прозрачная Вселенная, которую астрономы наблюдают сегодня.
Долгое время одной из главных считалась версия, что ключевую роль сыграли сверхновые — взрывы, которыми завершают жизнь некоторые звезды. Предполагалось, что их ветры пробивают в окружающем газе каналы, через которые излучение молодых звезд вырывается в межгалактическое пространство и помогает разрушать нейтральный водород. Однако новые данные Hubble указывают на обратную картину: чем сильнее были галактические ветры, тем меньшая доля ионизирующего излучения покидала галактику.
«По сути, то, как эти галактики выпускали ионизирующее излучение, оказалось не таким, как мы думали», — приводит слова исследователя Коди Карра источник ScienceDaily. Полученные результаты поддерживают другую возможность: излучение молодых массивных звезд может покидать галактику еще до того, как эти звезды взорвутся как сверхновые и породят мощные ветры, перестраивающие окружающую среду. «Наши наблюдения показывают, что эти фотоны уходят еще до формирования галактических ветров», — отметил Карр.
Чтобы разобраться в механизме утечки излучения, команда изучила с помощью Hubble расположенные относительно недалеко галактики со вспышками звездообразования. Сопоставив скорость ветров с долей выходящего ионизирующего излучения, ученые обнаружили неожиданную связь: в галактиках с самыми быстрыми ветрами утекала наименьшая часть такого излучения. По словам одного из авторов работы Стефана Маккэндлисса, энергия сверхновых скорее перемешивает окрестности и увеличивает, а не уменьшает покров нейтрального газа и пыли, который подавляет выход излучения. Выводы также важны для компьютерных моделей ранней Вселенной, и исследователи рассчитывают получить дополнительное время наблюдений на Hubble, чтобы проверить, проявляется ли та же закономерность в других галактиках.