Вітри, що виникали в ранніх галактиках після вибухів наднових, ймовірно, затримували ультрафіолетове випромінювання масивних зір. До такого висновку дійшли астрономи, які вивчили близькі галактики з бурхливим зореутворенням за допомогою космічного телескопа Hubble. Такі вітри розносять навколо зір нейтральний газ та пил, і випромінювання в них поглинається. Тож розчистити ранній Всесвіт від водневого туману могло світло наймолодших зір.
Коротке вікно для світла
Найбільше іонізуючого випромінювання, тобто жорсткого ультрафіолету, здатного розщеплювати атоми водню, виходить з галактики в перші три мільйони років після того, як у ній почали масово формуватися зорі. На це вказують спектри шести схожих між собою галактик, у яких спалахи зореутворення почалися в різний час. Дослідження очолив Коді Карр, який виконав його в Чжецзянському університеті, а нині працює в Мічиганському. У старших системах вітри виявилися швидшими й несли більше пилу. Статтю опублікував рецензований журнал Nature Astronomy.
Межа в три мільйони років має фізичну причину. Найбільш масивні зорі живуть лише кілька мільйонів років, а потім вибухають як наднові. Поки вони світять, на газ довкола найсильніше діє їхнє випромінювання і зоряні вітри, а швидкого галактичного вітру ще немає. Він з’являється після перших вибухів і впродовж приблизно десяти мільйонів років захоплює дедалі більше речовини.
Туман після Великого вибуху
У перший мільярд років Всесвіт заповнював нейтральний водень, непрозорий для ультрафіолету. Приблизно 13 млрд років тому почалася епоха реіонізації. Випромінювання ранніх галактик розщеплювало атоми водню на протони й електрони, й міжгалактичний газ поступово ставав прозорим.
Але які об’єкти дали це випромінювання і як воно вибиралося з галактик, досі невідомо. Як повідомляє Phys.org, провідна гіпотеза пов’язувала вихід світла саме з вітрами від наднових. Астрономи припускали, що ці вітри розчищають йому шлях крізь газ.
Швидкий вітер затримує випромінювання
Щоб виміряти швидкість вітрів, світло кожної галактики розклали за довжинами хвиль. Газ у вітрі поглинає частину з них, і в спектрі з’являються провали. За їхнім положенням і шириною визначають, як рухається речовина. Галактики з найшвидшими вітрами випускали назовні найменшу частку іонізуючого випромінювання.
Стефан Маккендлісс з Університету Джонса Гопкінса пояснює це тим, що енергія наднових збурює довколишнє середовище. Нейтральний газ і пил після цього вкривають більшу площу і поглинають ультрафіолет.
Для спостережень ранніх галактик за допомогою James Webb це означає, що яскравість в ультрафіолеті ще не гарантує внеску в реіонізацію. Іонізуюче випромінювання могло виходити з галактики лише короткий час, поки в ній не здійнялися потужні вітри. У сучасних космологічних моделях вихід випромінювання з галактик пояснюють передусім надновими. Женьюе Цень із Чжецзянського університету, один із керівників роботи, вважає, що тепер треба дослідити, як випромінювання і вітри молодих зір змінюють газ навколо них ще до перших вибухів.
А менші вітри поблизу молодих зір, за словами авторів, усе ж можуть бути важливими для виходу випромінювання назовні. Щоб перевірити це, Коді Карр і його колеги добиваються нового часу спостережень на Hubble для більшої кількості галактик.
