Украинские астрономы подтвердили роль галактик в реионизации ранней Вселенной

Международная группа астрономов под руководством Юрия Изотова (Главная Астрономическая Обсерватория, Киев) подтвердила, что компактные галактики могли играть ключевую роль в эпоху реионизации Вселенной. Количество высокоэнергетического излучения, испускаемого центральным объектом исследования — галактикой J0925+1403, оказалось достаточно для ионизации массы нейтрального водорода в 40 раз превышающей массу самой галактики. Работа опубликована в журнале Nature, также журнал приводит ее краткий обзор.

Астрономы выбрали в качестве объекта, моделирующего компактные галактики ранней Вселенной (до 800 миллионов лет), галактику J0925+1403. Как и ранние звездные системы, она обладала компактными размерами и высокими темпами звездообразования. Кроме того, галактика обладает рядом спектральных особенностей, в частности, высокой светимостью в ультрафиолетовом диапазоне. Это позволило авторам наблюдать ее с помощью «Хаббла».

Ученые обнаружили, что не все ионизирующее ультрафиолетовое излучение, возникающее в галактике, поглощается облаками газа и пыли, сопутствующим звездообразованию. В особенности авторов интересовала часть спектра известная как лаймановский континуум — свет с длиной волны меньше, чем 91,2 нанометра. Энергии этих фотонов достаточно для ионизации нейтрального водорода — процесса, происходившего в эпоху реионизации. Однако, так же хорошо, как и водородом межгалактического пространства, это излучение поглощается межзвездной пылью и газами внутри галактик. Поэтому считалось, что доля жесткого ультрафиолета, испускаемая компактными звездообразующими галактиками очень мала. 

Для J0925+1403 доля «убежавшего» лаймановского континуума составила около восьми процентов испущенного, что делает эту галактику мощным источником для реионизации. По расчетам ученых, за время пика звездообразования она способна ионизировать массу водорода в 40 раз большую, чем ее собственная. Ранее было обнаружено еще три галактики со значимой долей «убежавшего» излучения, однако для них она колебалась в пределах 1-3 процентов. Находка позволит уточнить существующие модели реионизации, но для этого требуется определить, насколько типична исследованная галактика для ранней Вселенной.

Эпоха реионизации или вторичной ионизации водорода началась спустя примерно 527 миллионов лет после Большого Взрыва и продлилась 450 миллионов лет. В этот период нейтральный водород, заполнявший Вселенную, делал пространство непрозрачным для ультрафиолетового излучения. Именно процесс поглощения ультрафиолета, сопровождавшийся отрывом электрона от водорода, сделал пространство прозрачным. Его обычно ассоциируют с возникновением первых звезд, однако детали процесса до сих пор изучаются астрономами.

Владимир Королёв.