Телескоп James Webb показав, що галактики раннього Всесвіту набагато яскравіші, ніж передбачали будь-які моделі. Нове дослідження пропонує відповідь, і причина може критися в особливих властивостях пилу, що утворився після вибухів масивних зір.
Яскравіші за прогнози
Коли James Webb спрямували на найдавніші ділянки Всесвіту, астрономи очікували побачити тьмяні галактики, вкриті пиловими хмарами. Натомість виявили об’єкти, що існували менш ніж через 550 млн років після Великого вибуху й випромінювали ультрафіолетове світло значно інтенсивніше за будь-які прогнози.
Річ у тім, що пилові хмари всередині галактик поглинають ультрафіолет — це явище астрономи називають ослабленням. Якщо цей фільтр не працює, галактика стає значно яскравішою для стороннього спостерігача. Серед можливих пояснень з’явилося кілька версій — від бурхливого зореутворення до прихованих чорних дір. Проте найбільшої уваги набула саме гіпотеза про незвичні властивості пилу.
Не затримує світло
У зрілих галактиках пил накопичується поступово: дрібні частинки протягом мільярдів років приєднують до себе метали з навколишнього газу. У молодих галактиках раннього Всесвіту для такого процесу просто не вистачало часу.
Коли вибухова хвиля проходить назад крізь викинуту речовину, вона руйнує найдрібніші частинки. Виживають лише більші зерна пилу, і саме вони майже не поглинають ультрафіолетове випромінювання.
Відповідь — у структурі пилу
Дослідники на чолі з Дені Бургарелою з Марсельської астрофізичної лабораторії розробили модель, що враховує оптичні властивості космічного пилу від наднових, його залежність від вмісту металів у галактиці та просторове розташування хмар і зір. Ключова деталь — пориста геометрія: частинки не утворюють суцільного екрана, а розподіляються нерівномірно, залишаючи «вікна», крізь які ультрафіолет безперешкодно виривається назовні.
Модель відтворила дані James Webb без жодних екзотичних допущень. Вона також пояснила існування галактик із надзвичайно низьким ослабленням пилу GELDA (Galaxies with Extremely Low Dust Attenuation). Ці об’єкти багаті на газ, але майже прозорі для ультрафіолету. Попередня версія про те, що вибухами пил просто «видуло» з галактик, не витримувала критики — бо разом із нею мав зникнути й газ, а його там понад 90 %.
Слід першого покоління зір
Окремо дослідники звернули увагу на галактики з найменшим вмістом металів у своїй вибірці. Пил у них може бути прямою спадщиною Популяції III — першого покоління зір у Всесвіті, що сформувалося з чистого водню й гелію ще до появи важких елементів. Жодну таку зорю досі не спостерігали безпосередньо.
Хімічний підпис їхніх наднових у вигляді великих, слабко поглинаючих зерен пилу, на думку авторів, може бути зафіксований у властивостях ослаблення, вмісті металів та інфрачервоному випромінюванні цих галактик. Автори наголошують, що результати потребують уточнення — властивості пилу від наднових у ранньому Всесвіті ще недостатньо вивчені. Подальші спостереження з James Webb та радіотелескопом ALMA мають допомогти з’ясувати деталі.
Джерело: phys.org
