Астрономы, ведущие исследования при помощи космического телескопа «Джеймс Уэбб», смогли раскрыть одну из самых загадочных тайн астрономии — почему свет атомов водорода, который должен был быть блокирован газом, наблюдается в среде галактик ранней Вселенной. 

Это свидетельствует о наличии слабого Лайман-альфа излучения — света, излучаемого атомами водорода, которое исследователи смогли обнаружить при помощи инструмента NIRCam. Полученные данные и современные компьютерные симуляции галактик позволили установить, что источник этого излучения — в слиянии галактик.

Галактика EGSY8p7 , излучающая Лайман-α (спектральная линия водорода), изображение NIRCam. Источник: ESA

Процесс объяснил автор исследования, Каллум Виттен: «Одна из самых больших загадок — обнаружение излучения, исходящего от атомов водорода в ранней Вселенной, который должен быть полностью заблокирован нейтральным газом, образовавшимся после Большого Взрыва. Для объяснения это излучения было предложено много гипотез…».

Наблюдения с помощью телескопа «Джеймс Уэбб» позволили разрешить меньшие и слабые галактики вблизи ярких галактик, в которых и было обнаружено излучение водорода. Участник команды исследователей, Серхио Мартин-Альварес, подчёркивает: «Там, где “Хаббл” видел только одну большую галактику, “Джеймс Уэбб” видит кластер маленьких взаимодействующих галактик, и именно это имело огромное влияние на наше понимание неожиданного излучения водорода некоторых первых галактик».

Изображение яркой галактики в ранней Вселенной EGSY8p7, в которой видно световое излучение, среди прочего, от возбужденных атомов водорода — излучение Лаймана-α. Высокая чувствительность JWST позволяет выделить эту галактику вместе с двумя соседними, тогда как предыдущие наблюдения видели только одну более крупную галактику на её месте. Это открытие скопления взаимодействующих галактик проливает свет на загадку того, почему излучение водорода от EGSY8p7, окутанного нейтральным газом, образовавшимся после Большого взрыва, должно быть видимым. Астрономы пришли к выводу, что интенсивная звездообразующая деятельность внутри этих взаимодействующих галактик активизировала выбросы водорода и очистила окрестности от газовых слоёв, позволив выбросы водорода. Источник: ESA / Webb, NASA & CSA, C. Witten, M. Zamani (ESA / Webb)

Одновременное применение данных с телескопа «Джеймс Уебб» и компьютерных моделей позволяет астрономам продолжать решать давние головоломки, связанные с ранней вселенной. Они выяснили, что быстрое накопление звёздной массы посредством слияния галактик приводит к сильному излучению водорода и облегчает выброс этого излучения через каналы, очищенные от изобилия нейтрального газа. Таким образом, высокая частота слияний ранее ненаблюдаемых маленьких галактик представляет собой убедительное решение давней загадки излучения водорода в ранние периоды.

Команда планирует дополнительные наблюдения галактик на различных стадиях слияния, чтобы продолжить развивать понимание того, как излучение водорода выделяется из этих взаимодействующих систем.

Подробнее на iXBT