Фото: National Astronomical Observatories of China and Shanghai Astronomical Observatory of CAS
Вселенная сохраняет значительные запасы водорода, однако ее способность превращать этот газ в новые звезды постепенно снижается. За последние 4,5 млрд лет темпы звездообразования упали менее чем до половины прежнего уровня. При этом количество нейтрального атомарного водорода уменьшилось значительно слабее.
К такому выводу пришла международная группа ученых под руководством специалистов Китайской академии наук, сотрудничавших с проектом DESI. Для исследования эволюции водорода использовался китайский радиотелескоп FAST, который позволил получить точные данные за период в 4,5 млрд лет. Результаты работы 1 сентября опубликовал журнал Nature Astronomy.
Исследователи объединили радионаблюдения FAST с масштабным спектроскопическим массивом DESI и изучили около 2,5 млн галактик почти на трети небесной сферы. Слабые сигналы нейтрального водорода, которые невозможно надежно зафиксировать по отдельности, объединили методом спектрального наложения. Благодаря данным о красном смещении ученые смогли совместить сигналы и выделить их на фоне шума.
Около 4,5 млрд лет назад звезды во Вселенной формировались примерно в 2,5 раза активнее, чем сейчас. В то же время плотность нейтрального атомарного водорода превышала современный показатель лишь примерно в 1,4 раза. Это означает, что темпы звездообразования снижались намного быстрее, чем объем основного газового резервуара галактик.
Поэтому замедление рождения звезд нельзя объяснить только быстрым расходованием водорода. Новые звезды возникают не непосредственно из нейтрального атомарного газа, а в более плотных облаках молекулярного водорода. Ученые предполагают, что со временем галактики могли стать менее эффективными в преобразовании нейтрального водорода в молекулярный газ из-за ослабления потоков вещества из космической сети и снижения плотности газа.
Полученные данные дают новое представление о круговороте газа во Вселенной и причинах долгосрочного падения звездообразования. Наблюдения FAST и DESI стали основой для дальнейшего изучения эволюции галактик и процессов, которые влияют на переход водорода в материал для формирования звезд.