Жесткое излучение. Первые галактики в космосе были явно намного ярче, чем было принято считать ранее. А все потому, что они испускали гораздо более жесткое ионизирующее излучение, чем современные галактики, о чем свидетельствуют данные космического телескопа Spitzer. А это может означать, что такие ранние галактики играли более важную роль в ионизации первичного водорода во вселенной, чем было принято считать.
Первые галактики в космосе производили более жесткое излучение, чем считалось ранее, и они из-за интенсивного звездообразования и сверхновых могли бы скорее быть похожими на диффузные облака. © James Josephides/ Swinburne Astronomy Productions
Спустя несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва вселенная претерпела серьезные преобразования: образовались первые звезды и галактики. Этим был завершен «темный век» космоса и открыта эпоха реионизации: интенсивное излучение молодых звезд ионизировало нейтральные до сих пор межзвездные газовые облака. Но кто был главными действующими лицами этой реионизации?
«Это один из самых больших открытых вопросов в космологии», - говорит ведущий автор исследования Стефан де Баррос из Женевского университета. - «Мы знаем, что реионизация произошла - но что вызвало этот процесс?»
Оглядываясь на ранний космос
Проблема представляется в том, что до сих пор астрономы обнаружили и наблюдали всего лишь несколько галактик и квазаров эпохи реионизации. И хотя некоторые из этих первичных звездных скоплений действительно испускают чрезвычайно высокие уровни радиации, одних их совершенно недостаточно для проведения комплексной реионизации вселенной. Но при этом многие другие ранние галактики были скорее слабыми в этом отношении и не производили достаточно жесткого излучения - во всяком случае, так думали до сих пор.
Но, как выяснили де Баррос и его команда, это было ошибочным мнением. Для своего исследования ученые проанализировали данные космического телескопа Spitzer NASA по 135 галактикам, существовавшим уже на этапе от нескольких сотен миллионов до миллиарда лет после Большого взрыва. Телескоп регистрировал световые спектры этих галактик в двух областях инфракрасного света. Эти длины волн характеризуют излучение, которое в раннем космосе все еще было коротковолновым и энергичным, но затем было растянуто под действием расширения космоса.
В три раза более жесткое излучение
Результаты анализа удивили ученых: в обоих инфракрасных каналах эти первые галактики сияли гораздо интенсивнее, чем ожидали астрономы. «Наше вычисленное для этих галактик значение излучения ионизирующих фотонов по меньшей мере в три раза превышает каноническое значение», - сообщают исследователи. Таким образом, эти галактики производили значительно больше жесткого ионизирующего излучения, чем предполагалось популярными моделями.
Далекие галактики на снимке космического телескопа Hubble и инфракрасный снимок одной из них. © NASA/JPL-Caltech/ESA/Spitzer/P. Oesch/S. De Barros/I.Labbe
Но это значит вот что: галактики с очень высокой интенсивностью излучения были, по-видимому, не редким исключением в первые годы существования вселенной, а скорее правилом. Такие выводы позволяет сделать то, что в этом исследовании астрономы впервые изучили более крупный срез таких первичных скоплений звезд на предмет их ионизирующего излучения. И это позволяет предположить, что даже средние галактики производили больше ионизирующего излучения, чем их коллеги сегодня.
«Первый шаг к разгадке загадки»
«Эти результаты являются еще одним шагом к разгадке тайны космической реионизации», - говорит соавтор исследования Паскаль Ош из Женевского университета. - «Теперь мы знаем, что физические условия в этих ранних галактиках явно отличались от галактик теперешних». И это значительно повышает вероятность того, что именно «первобытные» звездные скопление были основными игроками в ходе реионизации.
Насколько это предположение верно, уже в ближайшем будущем может помочь прояснить космический телескоп James Webb (JWST). Этот планируемый для запуска в космос в 2021 году автоматический зонд-телескоп, как и телескоп Spitzer, будет прощупывать определенные длины инфракрасных волн, где и кроются сигнатуры раннего жесткого излучения. Но благодаря его 6,50-метровому зеркалу, JEST сможет еще более глубоко и более точно заглядывать в дальние глубины вселенной.
