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

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.

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

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».