Обнаружена галактика, через которую «протекал» свет ранней Вселенной

Международная группа ученых под руководством Шуайру Чжу из Шанхайской астрономической обсерватории сообщила об открытии галактики LCEz4-M1, одного из самых далеких известных кандидатов, излучающих ионизирующее ультрафиолетовое излучение.

Что такое эпоха реионизации

Примерно через 600–1 миллиард лет после Большого взрыва нейтральный водород во Вселенной начал превращаться в ионизированный водород. Это фундаментальное изменение, которое мы наблюдаем и сегодня. Основным источником энергии считаются первые звезды и галактики, ультрафиолетовое излучение которых «пронзило» межгалактический газ.

Ключевую роль играют фотоны с длиной волны менее 912 ангстрем — так называемое излучение Лаймана континуума (LyC). Но чтобы оно действительно могло повлиять на пространство, эти фотоны должны не только родиться, но и покинуть свою галактику. Внутри большинства звездных систем газ и пыль просто поглощают их.

Редкая находка на большом расстоянии

The new galaxy is located at redshift z = 4.444. Это соответствует примерно 1,4 миллиарда лет после Большого взрыва. Although it appeared after the peak of reionization, such objects provide valuable insight into the processes of that era.

Чтобы подтвердить открытие, астрономы объединили наблюдения трех мощных инструментов: Очень Большого Телескопа (VLT) в Чили, Космического телескопа Хаббла и Телескопа Джеймса Уэбба. Асимметричная линия эмиссии водорода помогла точно определить расстояние. Затем ученые тщательно проверили, не принадлежит ли сигнал какому-то постороннему объекту, находящемуся в той же зоне видимости.

Сигнал LyC был независимо обнаружен в двух разных наборах данных — на изображениях Хаббла и в VLT-спектроскопии.

Не такой, как другие

Обычно галактики, излучающие ионизирующее излучение, небольшие и в них происходят мощные вспышки звездообразования. LCEz4-M1 выглядит иначе. Она компактна, но плотность рождения новых звезд в ней заметно ниже, чем у ее известных местных аналогов.

Авторы исследования предполагают, что мы наблюдаем это в особой фазе – после пика активности.

«Это может указывать на фазу утечки света LyC после вспышки или на фазу, определяемую геометрией галактики, а не на классическую компактную вспышку звездообразования с экстремальными эмиссионными линиями», — пишут они.

Другими словами, мощные звездные ветры и взрывы сверхновых во время предыдущей вспышки, вероятно, пробили каналы в газе, которые все еще открыты и пропускают ультрафиолетовый свет.

Окружающая среда галактики

Рядом была обнаружена слабая соседняя галактика — возможно, небольшое взаимодействие. Сама LCEz4-M1 выглядит спокойной и не затронутой крупным слиянием, но вокруг нее скопилось еще около 15 галактик. Ученые осторожны: данных пока недостаточно, чтобы уверенно говорить о протокластере.

Если плотность среды подтвердится, гравитационные взаимодействия могут еще больше «взбалтывать» газ и способствовать образованию выходных каналов.

Значение для понимания ранней Вселенной

«LCEz4-M1 — одна из немногих галактик, в которой линии LyC были обнаружены при z > 4, что делает ее ценной лабораторией для изучения физических условий, которые позволяют линии LyC возникать», — подчеркивают авторы.

Такие редкие примеры помогают понять, как именно ранние галактики смогли ионизировать огромные объемы Вселенной. Ученые уже планируют более глубокие спектроскопические наблюдения за самой галактикой и ее окружением, чтобы точно понять, почему она так эффективно «утекает».