|
Галактики образуют пузырь в ранней Вселенной
|
|
|
|
Когда появились первые научные результаты JWST, это был триумф научного видения и настойчивости. В течение многих лет судьба мощного космического телескопа оставалась неопределенной. Программа значительно превысила бюджет, и в течение 25 лет ее развитие сопровождалось тревожными разговорами. Несколько раз казалось, что ее отменят, и в 2011 году Конгресс был близок к тому, чтобы прекратить программу.
|
|
|
|
Поэтому, когда 25 декабря 2021 года телескоп был наконец запущен, астрономическое сообщество вздохнуло с облегчением. Когда начались наблюдения, астрономы, космологи, специалисты по изучению экзопланет и астрофизики по всему миру ожидали результатов, полученных с помощью телескопа.
|
|
|
|
Телескоп не разочаровал. JWST обнаружил удивительно яркие, хорошо развитые галактики всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, что противоречило нашим научным представлениям того времени. С момента проведения первых наблюдений JWST продолжает удивлять нас своими открытиями о ранней Вселенной.
|
|
|
|
Одним из первых и наиболее важных исследований JWST было исследование JADES, углубленное внегалактическое исследование JWST Advanced. JADES отвечает за многие неожиданные наблюдения телескопа за молодой Вселенной.
|
|
|
|
|
|
|
Шок от открытий, сделанных с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», немного утих, и теперь астрономы более тщательно изучают эти открытия, чтобы понять, что они могут рассказать о Вселенной. В новом исследовании, опубликованном в журнале The Astrophysical Journal и основанном на данных JADES, ученые обнаружили «кандидата на роль сверхплотной галактики», который может помочь объяснить процесс реионизации Вселенной. Реионизация — это процесс, при котором первые звезды и галактики сформировались и осветили окружающее пространство, ионизировав атомы водорода в первичной Вселенной.
|
|
|
|
До этого Вселенная была непрозрачной и темной. После этого фотоны получили возможность свободно перемещаться, и космос засиял.
|
|
|
|
Исследование называется «JADES: выдающийся кандидат на роль сверхплотной галактики в первые 500 миллионов лет существования Вселенной». Его ведущий автор — Цзыхао Ву. Ву работает в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики.
|
|
|
|
«Мы сообщаем о кандидате на роль сверхплотной галактики на z=10,5 в рамках расширенного глубокого внегалактического обзора телескопа "Джеймс Уэбб"», — пишут авторы. Это скопление из 18 галактик в сопутствующей системе координат, то есть очень плотное скопление.
|
|
|
|
"Плотность галактик в четыре раза превышает ожидаемую в полевых условиях, что составляет треть сравнительно ярких галактик и почти 50% от общей скорости звездообразования (SFR)" в определенном поле и красное смещение в поле GOODS-S.
|
|
|
|
У большего числа галактик с такой сверхплотностью есть близкие спутники и субструктуры, чем в поле в целом, и авторы говорят, что это свидетельствует о взаимодействии.
|
|
|
|
Звездные массы этих галактик и скорость их звездообразования немного выше по сравнению с галактиками в поле зрения, но все же соответствуют ожиданиям по высокому красному смещению. Таким образом, хотя они взаимодействуют больше, чем галактики в поле зрения, они, по-видимому, не испытывают быстрого звездообразования.
|
|
|
|
Но, по-видимому, они выдувают большие пузыри.
|
|
|
|
Исследователи обнаружили альфа-излучение Лаймана в этом регионе. Альфа-излучение Лаймана - это специфическая ультрафиолетовая спектральная линия, которую испускает водород, когда электрон теряет энергию. Альфа-излучение Лаймана обычно наблюдается в звездообразующих галактиках, потому что молодые звезды выделяют его в большом количестве. Но альфа-фотоны Лаймана обладают очень интересным свойством: они легко рассеиваются нейтральным водородом.
|
|
|
|
Астрономы не ожидают увидеть большого количества альфа-излучения Лаймана в ранней Вселенной, поскольку оно, по сути, отражается от нейтрального водорода в межзвездной среде. Поэтому оно либо блокируется, либо, по крайней мере, сильно ослабляется. Считается, что обнаружить альфа-излучение Лаймана до реионизации практически невозможно.
|
|
|
|
Что делает это обнаружение особенно интересным, так это то, что оно также пространственно изменчиво. "Мы находим предварительные доказательства пространственных изменений в пропускании Lya по фотометрическим данным, что согласуется с образованием ионизирующего пузыря радиусом 6 cMpc", - пишут авторы.
|
|
|
|
"Пространственные" колебания излучения Лаймана-альфа имеют определенную закономерность. "Оно повышается вблизи центра сверхплотности и уменьшается к окраинам", - объясняют исследователи. "Такое поведение согласуется с усилением передачи Lya в ядре и снижением на окраинах".
|
|
|
|
Это свидетельствует о том, что излучение Лаймана-альфа становится видимым, когда оно достигает границы пузыря реионизации.
|
|
|
|
То, что обнаружили исследователи, может свидетельствовать о первых стадиях космической реионизации. В этом сценарии избыточная плотность галактик, подобная этой, была отчасти ответственна за первоначальную реионизацию, в результате чего в нейтральном водороде, который доминировал в ранней Вселенной, образовались пузырьки. Эти сверхплотности галактик могут быть причиной начала реионизации.
|
|
|
|
"Если это подтвердится, пространственное изменение пропускания Lya будет означать самый ранний ионизированный пузырь, образовавшийся в результате сверхплотности галактики, из известных на сегодняшний день", - пишут авторы. "Это уникальная лаборатория для изучения структуры ионизирующих пузырьков".
|
|
|
|
Авторы объясняют, что это не окончательные выводы, поскольку они основаны исключительно на спектроскопии. Исследователи говорят, что в будущем они снова будут наблюдать сверхплотность с помощью JWST и ALMA, нацеленных на альфа-водород и дважды ионизированный кислород.
|
|
|
|
"В совокупности эти наблюдения составят карту трехмерной структуры сверхплотности и позволят непосредственно проверить ее роль в космической реионизации в течение первых 500 миллионов лет существования Вселенной", - заключают авторы.
|
|
|
|
Источник
|
