В ранней Вселенной "Уэбб" видит галактику в таинственно рассеивающемся тумане

Астрономы обнаружили яркое водородное излучение из галактики в очень ранней Вселенной. Эта неожиданная находка ставит перед исследователями задачу объяснить, как этот свет мог пробиться сквозь густой туман нейтрального водорода, заполнявший космос в то время.

Об открытии рассказывают в Кембриджском университете, передают OstanniPodii.com.

Ключевая цель космического телескопа Джеймса Уэбба -- заглянуть дальше, чем когда-либо прежде, в далекое прошлое нашей Вселенной, когда первые галактики формировались после Большого взрыва, в период, известный как космический рассвет.

Исследователи, изучающие одну из тех очень ранних галактик, сделали открытие в спектре ее света, которое бросает вызов нашему устоявшемуся пониманию ранней истории Вселенной. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

"Уэбб" открыл невероятно далекую галактику JADES-GS-z13-1, которую наблюдали лишь через 330 миллионов лет после Большого взрыва. Исследователи использовали яркость галактики в различных инфракрасных фильтрах, чтобы оценить ее красное смещение, по которому измеряется расстояние галактики от Земли на основе того, как ее свет растягивался во время путешествия через расширяющееся пространство.

Изображения от Камеры ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) "Уэбба" дали начальную оценку красного смещения в 12,9. Чтобы подтвердить ее экстремальное красное смещение, международная команда во главе с доктором Йорисом Уитстоком, который ранее работал в Институте космологии Кавли Кембриджского университета, наблюдала за галактикой с помощью Спектрографа ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) "Уэбба".

Полученный спектр подтвердил, что красное смещение составляет 13,0. Это соответствует галактике, видимой всего через 330 миллионов лет после Большого взрыва, что составляет небольшую долю нынешнего возраста Вселенной -- 13,8 миллиарда лет.

Но также выделилась неожиданная особенность: одна специфическая, очень яркая длина волны света, идентифицированная как излучение Лайман-альфа от атомов водорода. Это излучение было намного сильнее, чем астрономы считали возможным на этой ранней стадии развития Вселенной.

"Ранняя Вселенная была окутана густым туманом нейтрального водорода", - говорит соавтор исследования профессор Роберто Майолино из Кембриджского института космологии им. Кавли. "Большая часть этого тумана была рассеяна в процессе, называемом реионизацией, завершившемся примерно через миллиард лет после Большого взрыва".

"GS-z13-1 была замечена, когда Вселенной было всего 330 миллионов лет, но она демонстрирует удивительно четкую, отчетливую сигнатуру излучения Лайман-альфа, которую можно увидеть только тогда, когда окружающий туман полностью развеялся. Этот результат был совершенно неожиданным для теорий раннего формирования галактик и застал астрономов врасплох".

До и во время эпохи реионизации туман нейтрального водорода, окружавший галактики, блокировал любой энергичный ультрафиолетовый свет, который они излучали, подобно фильтрующему эффекту цветного стекла. Пока не образовалось достаточно звезд, способных ионизировать водородный газ, никакой свет, включая излучение Лайман-альфа, не мог вырваться из этих молодых галактик и достичь Земли.

Подтверждение излучения Лайман-альфа от этой галактики имеет большое значение для нашего понимания ранней Вселенной. "Мы действительно не должны были найти такую галактику, учитывая наше понимание того, как развивалась вселенная", - сказал соавтор исследования Кевин Хейнлайн из Университета Аризоны.

"Мы могли бы представить раннюю Вселенную окутанной густым туманом, сквозь который было бы чрезвычайно трудно найти даже мощные маяки, но здесь мы видим луч света от этой галактики, пронизывающий эту завесу".

Источник излучения Лайман-альфа этой галактики пока неизвестен, но он может содержать первый свет от древнейшего поколения звезд, сформировавшихся во Вселенной.

"Большой пузырь ионизированного водорода, окружающий эту галактику, мог быть создан особой популяцией звезд -- гораздо более массивной, горячей и яркой, чем звезды, сформированные в более поздние эпохи, и, возможно, представляет первое поколение звезд", - сказал Витсток, который сейчас работает в Центре космического рассвета при Копенгагенском университете. Еще одна возможность, обнаруженная командой, -- мощное активное галактическое ядро, имеющее одну из первых сверхмассивных черных дыр.

Команда планирует дальнейшие наблюдения за GS-z13-1, чтобы получить больше информации о природе этой галактики и происхождении ее сильного излучения Лайман-альфа. Что бы ни скрывала эта галактика, она, несомненно, осветит новый рубеж в космологии.

.