Источник фото: NASA/Wikimedia Commons
Новое исследование поставило под сомнение привычные представления о том, какая сила рассеяла космический туман на заре существования Вселенной. Как передаёт Live Science, полученные данные указывают на то, что астрономам, возможно, придётся пересмотреть один из ключевых моментов космологической эволюции, который привёл к наблюдаемой сегодня картине мира.
Примерно через 400 тысяч лет после Большого взрыва молодая Вселенная остыла настолько, что в ней начали образовываться атомы — преимущественно водорода. Эти нейтральные, лишённые электрического заряда атомы водорода окутали космос плотной пеленой, из-за которой он стал непрозрачным для ультрафиолетового излучения.
Позже, когда зажглись первые звёзды и начали собираться в галактики, всплески излучения ионизировали нейтральный водород. Непроницаемый туман из атомов превратился в заряженные протоны и электроны, и свет смог беспрепятственно проходить через межзвёздное пространство, а со временем — достигать наших обсерваторий. Этот процесс, который исследователи называют «последним крупным фазовым переходом во Вселенной», известен как эпоха реионизации.
«Мы не знаем точно, какие объекты вызвали реионизацию и как она развивалась, — приводит Live Science слова астронома Коди Карра из Мичиганского университета, первого автора работы. — Мы знаем, что она произошла, но полных ответов на эти вопросы у нас нет». Ранее астрофизики полагали, что рассеяние тумана было связано со сверхновыми — взрывной гибелью звёзд, чья масса в восемь–50 раз превышает солнечную.
Однако в исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, Карр с коллегами представил свидетельства того, что сверхновые действовали противоположным образом: они удерживали так называемые фотоны лаймановского континуума — ионизирующего ультрафиолета, который разгонял небесную пелену, вместо того чтобы рассеивать их. «Самое интересное в нашей работе — наблюдение, что сильнейшие источники лаймановского континуума не имеют быстрых галактических ветров, — пояснил Карр. — Это ставит под сомнение представление о том, что галактикам нужны быстрые ветры, разгоняемые сверхновыми, чтобы излучение могло вырваться наружу».
С помощью телескопа Hubble учёные наблюдали аналоги древней Вселенной в ближнем космосе — шесть образующих звёзды галактик с ветрами, удалённых примерно на 3,5 миллиарда световых лет. Эти компактные галактики вспышек звездообразования обычно меньше 6 500 световых лет в диаметре и ежегодно формируют звёзды общей массой около десяти солнечных. В первый период, в течение первых трёх миллионов лет звездообразования, звёздные ветры молодых массивных светил пробивали нейтральный газ и пыль почти со скоростью 3 000 километров в секунду, позволяя излучению покидать галактику. Затем, примерно через три миллиона лет, процесс словно развернулся: умирающие горячие звёзды O-типа обогащали непрозрачный газ и пыль, создавая ловушку для излучения. В итоге самые старые галактики с самыми быстрыми ветрами от сверхновых выпускали наружу меньше всего ионизирующего излучения, а главным источником реионизации, судя по всему, был яркий свет новорождённых звёзд.