- 27,800
- 46
- 8 Ноя 2022
Кто бы мог подумать, что галактика в сто раз меньше Млечного Пути помогла космосу стать прозрачным.
Телескоп «Хаббл» впервые зарегистрировал ионизирующее ультрафиолетовое излучение от галактики , которую сейчас мы можем наблюдать такой, какой она была через 1,4 млрд лет после Большого взрыва. Свет пришёл от компактной галактики MXDFz4.4 и летел к Земле более 12 млрд лет. Наблюдение помогает разобраться, как ранняя Вселенная вышла из плотного водородного тумана и стала прозрачной для излучения.
В первые сотни миллионов лет после Большого взрыва пространство между галактиками заполнял нейтральный водород. У атома нейтрального водорода есть связанный электрон, поэтому газ хорошо поглощает жёсткий ультрафиолет. Для далёкого наблюдателя ранняя Вселенная оставалась почти непрозрачной. Затем молодые звёзды , квазары и другие источники начали выбивать электроны из атомов водорода. Газ переходил в ионизированное состояние и переставал задерживать высокоэнергетический свет.
Период, когда межгалактическое пространство постепенно меняло свойства, называют эпохой реионизации. Процесс не мог завершиться одномоментно: отдельные участки космоса становились прозрачными вокруг молодых галактик, после чего ионизированные области расширялись и соединялись друг с другом. Астрономы давно считают, что главным источником энергии для такого превращения были первые галактики, но до сих пор почти не видели, как нужное излучение выбирается за пределы самой галактики.
MXDFz4.4 дала редкую возможность проследить путь ионизирующих фотонов. Молодые массивные звёзды внутри галактики испускали ультрафиолет, способный ионизировать водород. Часть излучения прошла через газ и пыль внутри галактики, затем преодолела межгалактическое пространство и достигла «Хаббла». За время полёта расширение Вселенной растянуло волны: ультрафиолет сместился в видимый диапазон, который смог зарегистрировать телескоп.
Галактика оказалась очень маленькой по космическим меркам. Площадь MXDFz4.4 примерно в 100 раз меньше площади Млечного Пути, однако звёзды там рождаются примерно в десять раз быстрее. Молодые горячие светила возникли несколькими короткими вспышками звездообразования за несколько миллионов лет до наблюдаемого момента и сосредоточились в тесной области. Плотное скопление массивных звёзд создало мощный поток ионизирующего света.
Авторы работы оценили, что за пределы окружающего газа вырывалось от 50% до 100% ионизирующих фотонов. Большой разброс отражает сложность измерений, но даже нижняя граница говорит о необычно высокой прозрачности галактики для жёсткого ультрафиолета. Короткая жизнь массивных звёзд тоже могла сыграть роль: часть светил взорвалась сверхновыми и выбросила газ из окрестностей, открыв излучению дополнительные пути наружу.
Для анализа объединили наблюдения трёх обсерваторий. «Хаббл» обнаружил ионизирующий ультрафиолет, космический телескоп «Джеймс Уэбб» помог оценить массу галактики, изучить более старое население звёзд и восстановить историю звездообразования. Наблюдения Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории уточнили расстояние до MXDFz4.4 и время существования галактики после Большого взрыва.
Старые звёзды оказались слишком холодными и маломассивными, чтобы заметно влиять на окружающий водород. Главную работу выполнили недавние вспышки звездообразования. Наблюдение показывает, что для реионизации имела значение не только общая яркость ранних галактик, но и их внутренняя структура: небольшая область, заполненная молодыми массивными звёздами, могла быстро расчистить вокруг себя участок межгалактического газа.
Прежде астрономы нашли лишь одну галактику с ионизирующим излучением, существовавшую через 1,6 млрд лет после Большого взрыва. Несколько следующих примеров относятся уже к возрасту Вселенной около 2 млрд лет. MXDFz4.4 приблизила наблюдения к завершению эпохи реионизации и стала наиболее ранним объектом подобного рода.
Дальше учёные планируют искать больше галактик, где ионизирующий свет выходит наружу. Серия подобных наблюдений позволит оценить, насколько часто ранние галактики превращались в источники прозрачных областей в водородном газе, и точнее восстановить ход реионизации.
Телескоп «Хаббл» впервые зарегистрировал ионизирующее ультрафиолетовое излучение от галактики , которую сейчас мы можем наблюдать такой, какой она была через 1,4 млрд лет после Большого взрыва. Свет пришёл от компактной галактики MXDFz4.4 и летел к Земле более 12 млрд лет. Наблюдение помогает разобраться, как ранняя Вселенная вышла из плотного водородного тумана и стала прозрачной для излучения.
В первые сотни миллионов лет после Большого взрыва пространство между галактиками заполнял нейтральный водород. У атома нейтрального водорода есть связанный электрон, поэтому газ хорошо поглощает жёсткий ультрафиолет. Для далёкого наблюдателя ранняя Вселенная оставалась почти непрозрачной. Затем молодые звёзды , квазары и другие источники начали выбивать электроны из атомов водорода. Газ переходил в ионизированное состояние и переставал задерживать высокоэнергетический свет.
Период, когда межгалактическое пространство постепенно меняло свойства, называют эпохой реионизации. Процесс не мог завершиться одномоментно: отдельные участки космоса становились прозрачными вокруг молодых галактик, после чего ионизированные области расширялись и соединялись друг с другом. Астрономы давно считают, что главным источником энергии для такого превращения были первые галактики, но до сих пор почти не видели, как нужное излучение выбирается за пределы самой галактики.
MXDFz4.4 дала редкую возможность проследить путь ионизирующих фотонов. Молодые массивные звёзды внутри галактики испускали ультрафиолет, способный ионизировать водород. Часть излучения прошла через газ и пыль внутри галактики, затем преодолела межгалактическое пространство и достигла «Хаббла». За время полёта расширение Вселенной растянуло волны: ультрафиолет сместился в видимый диапазон, который смог зарегистрировать телескоп.
Галактика оказалась очень маленькой по космическим меркам. Площадь MXDFz4.4 примерно в 100 раз меньше площади Млечного Пути, однако звёзды там рождаются примерно в десять раз быстрее. Молодые горячие светила возникли несколькими короткими вспышками звездообразования за несколько миллионов лет до наблюдаемого момента и сосредоточились в тесной области. Плотное скопление массивных звёзд создало мощный поток ионизирующего света.
Авторы работы оценили, что за пределы окружающего газа вырывалось от 50% до 100% ионизирующих фотонов. Большой разброс отражает сложность измерений, но даже нижняя граница говорит о необычно высокой прозрачности галактики для жёсткого ультрафиолета. Короткая жизнь массивных звёзд тоже могла сыграть роль: часть светил взорвалась сверхновыми и выбросила газ из окрестностей, открыв излучению дополнительные пути наружу.
Для анализа объединили наблюдения трёх обсерваторий. «Хаббл» обнаружил ионизирующий ультрафиолет, космический телескоп «Джеймс Уэбб» помог оценить массу галактики, изучить более старое население звёзд и восстановить историю звездообразования. Наблюдения Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории уточнили расстояние до MXDFz4.4 и время существования галактики после Большого взрыва.
Старые звёзды оказались слишком холодными и маломассивными, чтобы заметно влиять на окружающий водород. Главную работу выполнили недавние вспышки звездообразования. Наблюдение показывает, что для реионизации имела значение не только общая яркость ранних галактик, но и их внутренняя структура: небольшая область, заполненная молодыми массивными звёздами, могла быстро расчистить вокруг себя участок межгалактического газа.
Прежде астрономы нашли лишь одну галактику с ионизирующим излучением, существовавшую через 1,6 млрд лет после Большого взрыва. Несколько следующих примеров относятся уже к возрасту Вселенной около 2 млрд лет. MXDFz4.4 приблизила наблюдения к завершению эпохи реионизации и стала наиболее ранним объектом подобного рода.
Дальше учёные планируют искать больше галактик, где ионизирующий свет выходит наружу. Серия подобных наблюдений позволит оценить, насколько часто ранние галактики превращались в источники прозрачных областей в водородном газе, и точнее восстановить ход реионизации.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
