Новый взгляд на зарю Вселенной: раскрыта тайна первых звезд

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature , ученые приблизились к разгадке тайны, положившей конец "темным векам" ранней Вселенной, благодаря данным, полученным с космического телескопа Джеймса Уэбба. Примерно через 400 000 лет после Большого взрыва, когда свечение от рождения Вселенной остыло, пространство заполнилось плотным газом, в основном водородом, без источников света. С течением времени газ собирался в крупные скопления под действием гравитации, что в конечном итоге привело к появлению первых звезд. Эти звезды начали рассеивать газовый туман, "реионизируя" его и превращая Вселенную в прозрачное пространство, усеянное яркими точками света, которое мы видим сегодня.

Однако вопрос о том, какие именно звезды привели к окончанию "темных веков" и началу так называемой "эпохи реионизации", оставался открытым. В ходе исследования ученые использовали огромное скопление галактик, известное как Кластер Пандоры, в качестве "лупы", чтобы рассмотреть слабые реликвии той эпохи. Они пришли к выводу, что звезды в малых, тусклых карликовых галактиках, вероятно, играли ключевую роль в этом космическом преобразовании.

Используя космический телескоп Джеймса Уэбба в рамках программы UNCOVER, ученые наблюдали за увеличенными инфракрасными изображениями тусклых галактик, находящихся за Кластером Пандоры. Изначально был проведен анализ множества галактик, из которых для более детального изучения было выбрано всего восемь особенно далеких (и, следовательно, древних) галактик. Эти галактики были настолько тусклыми, что их свечение составляло лишь 0,5% от яркости нашей Галактики в то время, но благодаря увеличивающему эффекту Кластера Пандоры их стало возможным наблюдать.

Наблюдения подтвердили существование этих малых галактик в очень ранней Вселенной и то, что они производили примерно в четыре раза больше ионизирующего света, чем считалось "нормальным". Это находится на верхней границе того, что было предсказано на основе нашего понимания формирования ранних звезд. Такое количество ионизирующего света означает, что для реионизации Вселенной требовалось, чтобы только небольшая его часть смогла вырваться наружу.

Ранее предполагалось, что для доминирования в процессе реионизации, около 20% всех ионизирующих фотонов должны были вырваться из этих меньших галактик. Однако новые данные показывают, что достаточно даже 5% — примерно столько же ионизирующих фотонов, сколько мы видим, вырывается из современных галактик. Таким образом, ученые теперь с уверенностью могут говорить о значительной роли этих малых галактик в эпохе реионизации. Тем не менее, исследование было основано только на восьми галактиках, все из которых находились почти на одной линии обзора. Для подтверждения результатов потребуется дальнейшее наблюдение различных частей неба.

Уже запланированы новые наблюдения, которые будут направлены на другие крупные скопления галактик в разных частях Вселенной, чтобы найти еще больше увеличенных, тусклых галактик для проверки. Если все пойдет по плану, ответы могут появиться уже через несколько лет.