Чтобы объяснить, почему космический телескоп «Джеймс Уэбб» наблюдает множество ярких галактик в эпоху, когда Вселенной было меньше полумиллиарда лет, астрономы предложили немало объяснений — от вспышек звездообразования до скрытых черных дыр. Новое исследование, однако, показало, что ключевую роль могла сыграть необычная пыль, оставшаяся после первых сверхновых.
С момента запуска «Уэбба» астрономы регулярно наблюдают объекты, которые кажутся слишком яркими и массивными для ранней Вселенной: многие галактики, существовавшие спустя примерно 500 миллионов лет после Большого взрыва, излучают неожиданно много ультрафиолета (УФ).
Это противоречит прежним моделям эволюции космоса, из-за чего ученые предлагали разные объяснения, включая чрезвычайно бурное звездообразование, необычный состав звезд и даже вклад скрытых черных дыр. Одна из самых простых идей вовсе заключалась в том, что ранние галактики содержали меньше пыли, поглощающей ультрафиолетовое излучение.
Авторы нового исследования решили проверить другую версию: что пыль все-таки была, но по своим свойствам отличалась от привычной межзвездной пыли современных галактик. В юной Вселенной основным источником пыли были взрывы сверхновых: когда массивные звезды погибают, они выбрасывают в космос облака вещества, из которых формируются пылевые частицы. Однако ударные волны внутри их остатков разрушают самые мелкие пылевые зерна, оставляя преимущественно крупные частицы. Такая пыль хуже поглощает ультрафиолет, из-за чего галактики выглядят намного ярче.
Чтобы проверить гипотезу, исследователи построили физическую модель. Она учитывала состав пыли, ее распределение внутри галактик и то, как свет проходит через неоднородную межзвездную среду. В отличие от предыдущих сценариев, где пыль предполагалось буквально «выдуть» из галактик мощными потоками газа, новая модель показала, что галактики могли оставаться богатыми газом и пылью, но все равно пропускать большое количество УФ.
Особенно интересными оказались так называемые GELDA-галактики — объекты с экстремально низким поглощением света пылью. Такие системы, по данным «Уэбба», особенно распространены в первые сотни миллионов лет после рождения Вселенной. Некоторые из них при этом содержат огромное количество газа, что плохо согласуется с идеей полного «очищения» галактики от пыли. В новой модели пыль присутствует, но ее оптические свойства сильно отличаются от привычных.
Расчеты показали, что если использовать параметры такой сверхновой пыли (меньше поглощает УФ), теоретические модели начинают хорошо совпадать с данными наблюдений. Причем для этого не нужно предполагать экстремально высокую скорость звездообразования, поскольку пыль просто оказывается менее эффективным экраном.
Таким образом, в ранней Вселенной мог происходить своеобразный переход эпох: сначала галактики содержали пыль, порожденную почти исключительно сверхновыми, а позже — когда среда обогащалась тяжелыми элементами — начинал работать другой механизм роста пылинок уже внутри межзвездного газа. Именно этот переход, по мнению ученых, может объяснить избыток ярких галактик в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва.
Если выводы авторов научной работы, опубликованной на сервере препринтов Корнеллского университета, верны, наше представление о первых галактиках во Вселенной изменится. Более того, часть обнаруженной пыли могла остаться от самых первых звезд в космосе (Population III) — гипотетических светил первого поколения, существование которых до сих пор напрямую не подтверждено.
По информации https://naked-science.ru/article/astronomy/neob-yarkost-pervyh-galak
Обозрение "Terra & Comp".
