«Джеймс Вебб» знайшов найдавнішу галактику у процесі реіонізації

Космічний телескоп «Джеймс Вебб» виявив одну з найдавніших галактик, яка розпочала процес реіонізації водню у космосі навколо себе. Вона була оточена бульбашкою іонізованого водню, яка дозволяла її світлу ширитися далі та свідчила про те, що процес реіонізації в цьому регіоні розпочався раніше, ніж вважалося. Відкриття свідчить, що реіонізація Всесвіту відбувалася нерівномірно, зокрема завдяки таким галактикам, які створювали «бульбашки» іонізованого водню навколо. Результати дослідження опубліковані в журналі Nature.

Галактика JADES-GS-z13-1, яку спостерігали астрономи. NASA, ESA, CSA, JADES Collaboration, J. Witstok (University of Cambridge / University of Copenhagen), P. Jakobsen (University of Copenhagen), A. Pagan (STScI), M. Zamani (ESA / Webb)

Чим важлива реіонізація?

Епоха реіонізації Всесвіту є чи не найважливішим етапом його еволюції, коли міжгалактичне середовище з холодного та нейтрального перетворювалося на іонізоване під впливом перших зірок і галактик. Доти панували так звані «Темні віки», що супроводжувалися відсутністю видимого світла, оскільки міжгалактичний газ повністю поглинав випромінювання. Точно сказати, коли вони закінчилися й дали галактикам безперешкодно еволюціонувати, неможливо, але за оцінками, процес реіонізації розпочався приблизно через 400 мільйонів років після Великого вибуху і тривав до 1 мільярда років. Проте питання про точний час початку реіонізації та механізми, що її спричинили, залишаються відкритими. І найбільше відповідей можуть дати найдавніші відомі галактики, які може спостерігати телескоп «Джеймс Вебб».

Що розповіла про реіонізацію галактика?

Галактика JADES-GS-z13-1, яку досліджував «Джеймс Вебб», викликала інтерес астрономів через сильне випромінювання в спектральній лінії Лайман-α. Ця лінія виникає, коли іонізований водень рекомбінує, випускаючи світло. Її наявність є несподіваною, адже в ранньому Всесвіті більшість міжгалактичного газу ще залишалася нейтральною і мала би поглинати таке випромінювання. Це означає, що навколо цієї галактики вже існувала іонізована область, що дозволяла світлу вільно проходити.

Крім того, галактика мала надзвичайно синій ультрафіолетовий спектр, що може вказувати на наявність гарячих масивних зірок або навіть активного галактичного ядра, яке генерує потужне випромінювання. Науковці припустили, що галактика утворила навколо себе «бульбашку» іонізованого газу, де випромінювання могло вільно проходити. Тож, на їхню думку, завдяки подібним структурам реіонізація могла розпочатися локально, біля перших галактик, і поступово розширюватися, дозволивши наступним зіркам і галактикам розвиватися без перешкод густого нейтрального газу.

Чому це відкриття важливе?

Галактика JADES-GS-z13-1 існувала вже через 330 мільйонів років після Великого вибуху. Тож відкриття біля неї ознак процесів реіонізації свідчить, що вони розпочалися приблизно на 100–200 мільйонів років раніше, ніж вважалося раніше. Це означає, що перші зірки та галактики могли з’явитися значно швидше, ніж передбачали сучасні моделі еволюції Всесвіту.

• Раніше у ранньому Всесвіті «Джеймс Вебб» знайшов пращура нашої Галактики — зоряні скупчення, які є основою для формування галактики, схожої на нашу. Вони існували вже через 600 мільйонів років після формування Всесвіту, і може розповісти, з чого починався наш Чумацький Шлях.