Что зажгло Вселенную: найден источник первого света в темном пространстве

По данным космических телескопов Hubble и James Webb, источником первых фотонов ранней Вселенной были маленькие карликовые галактики, которые рассеивали туман водорода, заполнявший межгалактическое пространство. Это открытие подчеркивает важность роли сверхслабых галактик в эволюции Вселенной.

Abell 2744
Abell 2744, также известное как скопление Пандоры

После Большого взрыва пространство было наполнено горячим туманом ионизированной плазмы. Свет не мог проникать через этот туман, поскольку фотоны рассеивались от свободных электронов. Через 300 тысяч лет, когда Вселенная остыла, протоны и электроны начали образовывать нейтральный водород. Это позволило свету распространяться, но самих источников света было еще крайне мало. Первые звезды, которые образовались из водорода и гелия, излучали достаточно энергии для реионизации газа. Примерно через миллиард лет после Большого взрыва Вселенная стала полностью реионизированной и «засияла».

Опровержение теории о ранней Вселенной

Ранее из-за недостаточно точных инструментов и огромных расстояний до старейших космических объектов, было трудно понять, что происходило в то время. Ученые предполагали, что источниками света были огромные черные дыры или большие галактики. Однако наблюдения телескопа JWST показали, что именно карликовые галактики сыграли ключевую роль в реионизации Вселенной.

Deep Field
Изображение Deep Field телескопа James Webb с некоторыми источниками, которые исследователи определили как двигатели реионизации. Изображение: Университет Сорбонна/JWST

Международная команда под руководством Хакима Атека из Парижского астрофизического института исследовала данные JWST о скоплении галактик Abell 2744, подкрепленные данными Hubble. Это скопление действует как космическая линза, увеличивая дальний свет и позволяя увидеть крошечные карликовые галактики вне его. Анализ спектров этих галактик показал, что они являются самым распространенным типом галактик в ранней Вселенной и они намного ярче, чем ожидалось. Исследование показывает, что карликовые галактики превосходят большие галактики в соотношении 100:1, а их совокупная мощность ионизирующего излучения в четыре раза превышает ожидаемую от больших галактик.

Маленькие галактики — огромная мощность

Хотя эти галактики маленькие, их энергетическая мощность смогла трансформировать Вселенную. Это лучшее доказательство того, что карликовые галактики были основным источником реионизации. Однако исследователи рассматривали лишь небольшой участок неба, поэтому необходимо изучить больше областей, чтобы убедиться, что выборка является репрезентативной для всего космического рассвета.

Ученые планируют исследовать больше космических линз, чтобы получить более широкую выборку ранних галактик. Даже на основе одной выборки результаты невероятно захватывающие. Ответы на вопросы о реионизации, которые ученые искали долгое время, наконец начинают появляться благодаря James Webb.

«Мы на пороге великих открытий. Это исследование открывает новые вопросы, на которые нам нужно ответить, чтобы составить карту эволюции Вселенной», — говорит астрофизик Темия Нанаяккара из Технологического университета Свинберна в Австралии.

Ранее мы сообщали о том, как начата охота за скрытыми галактиками ранней Вселенной.

По материалам sciencealert.com