Найдена галактика, через которую «утекал» свет ранней Вселенной
Международная группа ученых под руководством Шуайру Чжу из Шанхайской астрономической обсерватории сообщила об обнаружении галактики LCEz4-M1 — одного из самых удаленных известных кандидатов, из которых вытекает ионизирующее ультрафиолетовое излучение. Статья вышла в журнале Astrophysical Journal Letters.
Что такое эпоха реионизации
Примерно через 600 миллионов — миллиард лет после Большого взрыва нейтральный водород во Вселенной начал превращаться в ионизированный. Это фундаментальное изменение, которое мы наблюдаем и сегодня. Главным источником энергии считаются первые звезды и галактики, чье ультрафиолетовое излучение «пробивало» межгалактический газ.
Ключевую роль играют фотоны с длиной волны меньше 912 ангстрем — так называемое лаймановское континуумное излучение (LyC). Но чтобы оно реально влияло на космос, эти фотоны должны не только родиться, но и вырваться из своей галактики. Внутри большинства звездных систем газ и пыль их просто поглощают.
Редкая находка на большом расстоянии
Слева — изображение космического телескопа «Хаббл», в центре — данные Очень большого телескопа (VLT), справа — снимок телескопа «Джеймса Уэбба» (JWST).
На всех трех изображениях четко виден один и тот же источник — это и есть галактика LCEz4-M1, из которой уходит ионизирующее излучение. На самом качественном снимке JWST (справа) также заметна слабая соседняя галактика-компаньон, отмеченная зеленым кругом.
Новая галактика расположена на красном смещении z = 4,444. Это соответствует примерно 1,4 миллиарда лет после Большого взрыва. Хотя она появилась уже после пика реионизации, такие объекты дают ценное представление о процессах той эпохи.
Для подтверждения открытия астрономы объединили наблюдения трех мощных инструментов: Очень большого телескопа (VLT) в Чили, космического телескопа «Хаббл» и телескопа «Джеймса Уэбб». Асимметричная эмиссионная линия водорода помогла точно определить расстояние. Затем ученые тщательно проверили, что сигнал не принадлежит какому-то постороннему объекту на том же луче зрения.
Сигнал LyC удалось независимо зафиксировать в двух разных наборах данных — на изображениях «Хаббла» и в спектроскопии VLT.
Не такая, как остальные
Обычно галактики, которые «протекают» ионизирующим излучением, небольшие и переживают мощные вспышки звездообразования. LCEz4-M1 выглядит иначе. Она компактная, но плотность рождения новых звезд в ней заметно ниже, чем у известных местных аналогов.
Авторы исследования предполагают, что мы видим ее в особой фазе — уже после пика активности.
«Это может указывать на фазу утечки света LyC после вспышки или фазу, определяемую геометрией галактики, а не на классическую компактную вспышку звездообразования с экстремальными эмиссионными линиями», — пишут они.
Иными словами, мощные звездные ветры и взрывы сверхновых во время предыдущей вспышки, вероятно, пробили в газе каналы, которые до сих пор остаются открытыми и пропускают ультрафиолет.
Окружение галактики
Рядом обнаружили слабую соседнюю галактику — возможно, легкое взаимодействие. Сама LCEz4-M1 выглядит спокойной и не затронутой крупным слиянием, но вокруг нее теснится примерно 15 других галактик. Ученые осторожны: данных пока недостаточно, чтобы уверенно говорить о протокластере.
Если плотное окружение подтвердится, гравитационные взаимодействия могли дополнительно «взбаламутить» газ и помочь образованию выходных каналов.
Ценность для понимания ранней Вселенной
«LCEz4-M1 — одна из немногих галактик, в которых обнаружены линии LyC при z > 4, что делает ее ценной лабораторией для исследования физических условий, позволяющих линии LyC выходить наружу», — подчеркивают авторы.
Такие редкие примеры помогают понять, как именно ранние галактики смогли ионизировать огромные объемы Вселенной. Ученые уже планируют более глубокие спектроскопические наблюдения самой галактики и ее окрестностей, чтобы разобраться, почему именно она так эффективно «протекает».
