Новые данные подтверждают, что карликовые галактики сыграли гораздо более значительную роль в формировании ранней Вселенной, чем считалось ранее.

Астрономы, анализирующие данные космического телескопа James Webb (JWST), обнаружили множество крошечных, но невероятно активных галактик, которые, возможно, стали главными «архитекторами» рассеивания космического тумана, окутывавшего Вселенную после Большого взрыва.

«Не обязательно искать какие-то экзотические объекты, — заявил Исак Вольд, научный сотрудник Католического университета Америки в Вашингтоне, на 246-й встрече Американского астрономического общества на Аляске. — Эти небольшие, но многочисленные галактики могли произвести достаточно света для реионизации.»

Примерно через 380 000 лет после Большого взрыва Вселенная остыла настолько, что заряженные частицы объединились в нейтральные атомы водорода, создав плотный, поглощающий свет туман — эпоху, известную как «космические тёмные века». Лишь сотни миллионов лет спустя, с появлением первых звёзд и галактик, мощное ультрафиолетовое (УФ) излучение начало реионизировать этот первичный водород. Этот процесс постепенно рассеял плотный туман, позволив звёздному свету свободно путешествовать в пространстве и впервые осветив космос.

Десятилетиями астрономы спорили о том, что именно запустило эту трансформацию. Основными кандидатами считались массивные галактики, квазары, питаемые чёрными дырами, и небольшие галактики с низкой массой. Однако новые данные JWST убедительно указывают на карликовые галактики, предполагая, что именно они, словно космические фонарики, осветили молодую Вселенную.

Заглядывая в прошлое с помощью «Пандоры»

Чтобы обнаружить эти древние галактики, Вольд и его коллеги сосредоточились на изучении скопления галактик Abell 2744, также известного как «Скопление Пандоры», расположенного в 4 миллиардах световых лет от нас в созвездии Скульптора. Гравитация этого скопления действует как гигантская линза, искривляя и усиливая свет от ещё более далёких галактик, находящихся за ним. Используя этот эффект в сочетании с мощными инструментами JWST, учёные смогли заглянуть почти на 13 миллиардов лет в прошлое.

С помощью камеры NIRCam и спектрографа NIRSpec команда искала специфическую зелёную линию излучения дважды ионизированного кислорода — признак активного звездообразования. Изначально этот свет был видимым, но из-за расширения Вселенной сместился в инфракрасный диапазон.

В результате поиска было обнаружено 83 крошечные галактики, переживающие всплеск звездообразования, когда Вселенной было всего 800 миллионов лет (около 6% её нынешнего возраста).

«Наш анализ показывает, что их было достаточно, и они излучали столько ультрафиолета, чтобы запустить процесс реионизации», — пояснил Вольд.

Сегодня подобные примитивные галактики, такие как «зелёные горошины» (green pea galaxies), встречаются редко, но известно, что они выпускают около 25% своего ионизирующего УФ-излучения в окружающее пространство. Если ранние галактики вели себя так же, они могли произвести достаточно света, чтобы рассеять водородный туман и сделать Вселенную прозрачной.

«Когда дело доходит до производства ультрафиолета, эти маленькие галактики бьют выше своего веса», — заключил Вольд.

Учёные планируют продолжить изучение других скоплений галактик, чтобы подтвердить свои выводы. Если гипотеза подтвердится, это изменит наше понимание «космического рассвета» — момента, когда Вселенная впервые наполнилась светом.