Галактики в ранней Вселенной оказались разбавлены межгалактическим газом

Астрономы благодаря телескопу «Джеймс Уэбб» определили зависимость скорости звездообразования от звездной массы для галактик, существовавших спустя 500–750 миллионов лет после Большого Взрыва, которая сильно отличается от зависимости для галактик в Местной Вселенной. Кроме того, ученые выяснили, что галактики в ранней Вселенной были значительно низкометалличными, что может объясняться подпиткой межгалактическим газом. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Конечность скорости света позволяет астрономам исследовать эволюцию галактик на протяжении всего времени существования Вселенной, включая самые первые системы, возникавшие в начале эпохи Реионизации. На ранних этапах жизни галактики богаты газом с низкой металличностью. По мере своей эволюции они наращивают звездную массу. При этом скорость звездообразования и металличность будут меняться. Определение зависимости между этими параметрами галактик в разные эпохи существования Вселенной необходимо для проверки моделей формирования и роста галактик.

Группа астрономов во главе с Каспером Хайнцом (Kasper E. Heintz) из Института Нильса Бора в Копенгагене опубликовала результаты анализа данных фотометрических и спектроскопических наблюдений за выборкой из шестнадцати галактик со значениями красного смещения z = 7,11–9,5 (500–750 миллионов лет после Большого Взрыва) из обзоров UNCOVER, GLASS и CEERS. Наблюдения велись при помощи инструментов NIRSpec и NIRCam инфракрасного космического телескопа «Джеймс Уэбб».

Измеренные звездные массы галактик находятся в диапазоне 10^7,5—10 масс Солнца, а возраст звездного населения — от 200 до 400 миллионов лет. Наблюдаемые галактики, по-видимому, укладываются в одну и ту же зависимость темпа звездообразования от звездной массы, которая существенно выше, чем подобная зависимость для звездообразующих галактик при z ≈ 0 и больше согласуется с зависимостью для z ≈ 6. Космологическое моделирование способно воспроизвести эти результаты для большей части выборки с z больше семи и при звездных массах более 10⁸ масс Солнца.

Ученые также отмечают, что галактики из выборки демонстрируют значительно меньшую металличность газа, чем звездообразующие галактики в Местной Вселенной при эквивалентных звездных массах. Резкое падение металличности в этих галактиках можно объяснить значительной и постоянной аккрецией нейтрального низкометалличного газа из межгалактической среды. Предполагается, что этот процесс активно питал веществом для новых звезд звездообразующие галактики в первые два миллиарда лет жизни Вселенной.

Ранее мы рассказывали о том, как «Джеймс Уэбб» впервые рассмотрел звезды в очень далеких квазарах.