Астрономи зробили проривне відкриття, розгледівши стародавню галактику, яка яскраво просвічує крізь щільний космічний туман раннього Всесвіту. Раніше науковці вважали, що побачити подібне явище в таких деталях просто неможливо. Завдяки спільним зусиллям космічних телескопів Hubble та James Webb, а також наземного VLT Європейської південної обсерваторії, вчені зафіксували потужний потік «іонізуючих» ультрафіолетових фотонів.
Йдеться про високоенергетичне ультрафіолетове випромінювання, здатне відривати електрони від атомів водню, яке надійшло від галактики MXDFz4.4. Згідно з дослідженням, опублікованим в журналі The Astrophysical Journal, це найдавніше з відомих спостережень такого випромінювання. Світло було випущене приблизно через 250 млн років після завершення Епохи реіонізації – періоду, коли перші зорі й галактики зробили міжгалактичний простір прозорим для іонізуючого ультрафіолету.
Крізь темряву
Протягом сотень мільйонів років після Великого вибуху міжгалактичний простір був огорнутий своєрідною «димовою завісою» з нейтрального водню. Вона ефективно поглинала іонізуюче ультрафіолетове випромінювання, не даючи йому вільно поширюватися Всесвітом. Згодом перші зорі й галактики почали іонізувати цей газ, поступово «розсіюючи туман» і роблячи космос прозорішим для такого світла. Як саме відбувався цей процес, відомий як Епоха реіонізації, досі залишається одним із найважливіших питань сучасної астрофізики.
«Раніше вважалося, що зафіксувати це неможливо, — розповідає Іліас Гуваертс, науковець Інституту космічного телескопа (STScI) та головний автор дослідження. — Унікальність цієї галактики полягає в тому, що її світлу доводиться пробиватися крізь колосальні об’єми плазми міжгалактичного середовища. Оскільки вона розташована неймовірно далеко, перешкода на її шляху є максимальною».
Маленька, але надзвичайно потужна
Секрет феномену MXDFz4.4 криється в парадоксальному поєднанні її скромних розмірів та шаленої активності. За площею вона приблизно в 100 разів менша за наш Чумацький Шлях. Однак швидкість утворення нових зір там у 10 разів вища. Величезна кількість масивних молодих світил щільно «упакована» в надзвичайно компактному просторі.
За словами Гуваертса, така екстремальна щільність створює ефект своєрідного «пробивного струменя». Галактика буквально пропалює вільні тунелі в навколишньому газі. Завдяки цьому від 50 % до 100 % усього іонізуючого світла виривається за її межі й потрапляє в темний міжгалактичний простір.
Випадковість, що змінила науку
Цікаво, що це революційне відкриття сталося майже випадково. Готуючи грантову заявку на зовсім іншу тему за кілька днів до дедлайну, Гуваертс вирішив переглянути наявні глибокі знімки телескопа Hubble. Він хотів перевірити, чи не шукав там хтось подібний сигнал раніше. Вже за кілька годин вчений побачив дещо неймовірне.
«Від моменту виникнення ідеї до усвідомлення, що ми знайшли щось цікаве, минуло зовсім мало часу, — ділиться емоціями науковець. — Ми були в захваті з першого ж дня, хоча потім знадобилися місяці кропіткої роботи, щоб довести відкриття до ідеалу та описати всі властивості об’єкта».
Безпрецедентний набір даних
Це досягнення стало можливим лише завдяки поєднанню даних із найпотужніших обсерваторій. Науковці використали надглибоке зображення з Hubble, зроблене за 40 годин спостережень, та мультихвильові знімки з JWST, які допомогли вивчити характеристики зір та історію їхнього формування. Вирішальним став один із найглибших спектрів ділянки неба, отриманий за шість днів роботи інструменту MUSE на телескопі VLT. Саме він підтвердив точну відстань до об’єкта за допомогою лінії випромінювання Лайман-альфа — специфічного світіння збудженого водню, яке слугує астрономам своєрідною космічною лінійкою.
На сьогодні MXDFz4.4 залишається єдиною у своєму роді — жодна інша галактика того раннього періоду не демонструвала такого явного іонізуючого випромінювання. Проте дослідники переконані: саме інтенсивні спалахи зореутворення в подібних компактних галактиках відіграли ключову роль у розчищенні раннього Всесвіту від водневої темряви. Імовірно, у глибинах космосу ховаються тисячі таких об’єктів, які тільки й чекають, щоб їх знайшли.
Раніше ми розповідали про те, як загадка раннього Всесвіту розкрита завдяки пилу.
За матеріалами Live Science
