Процесс реионизации Вселенной развивался постепенно, сопутствуя образованию галактик и появлению новых звезд.
Роскосмос/Сергей Рязанский
По прежним данным, эта эволюционная фаза началась примерно через 600-800 миллионов лет после Большого взрыва. Однако новые открытия с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» ставят под сомнение эти временные рамки. Кажется, что этот процесс мог начаться гораздо раньше.
Ученые, исследующие древние «реионизаторы» Вселенной, обращают особое внимание на спектральные линии водорода, а именно — на линии Лаймана, в частности линию Лайман-альфа.
В результате мощного ультрафиолетового излучения звезд, водород переходит в возбужденное состояние, а при возвращении к нейтральному состоянию излучает именно на этой линии.
Межгалактический газ, состоящий преимущественно из водорода, в состоянии ионизации не поглощает Лайман-альфа излучение, позволяя ему «долететь» до нас. Это означает, что источником ионизирующего излучения, способного реионизировать окружающий космос, могла быть либо галактика, либо звезда.
С помощью телескопа «Джеймс Уэбб» астрономы уже выявили множество кандидатов на звание древнейших галактик и подтвердили наличие кислорода в некоторых из них. Однако для уверенного наблюдения линии Лайман-альфа в сильно смещённом спектре требуется дополнительно верифицировать данные различными способами.
Ученым удалось достоверно обнаружить линию Лайман-альфа в спектре излучения галактики JADES-GS-z13-1-LA (с красным смещением 13.0), что позволяет нам видеть ее такой, какой она была примерно через 332 миллиона лет после Большого взрыва. Сильное рентгеновское излучение указывает на то, что это действительно активный источник ионизирующих фотонов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Компьютерные модели показывают, что галактика JADES-GS-z13-1-LA содержит молодые звезды в возрасте 10-20 миллионов лет с низким содержанием тяжелых элементов. Хотя эти звезды могут вырабатывать ионизирующее излучение, маловероятно, что большинство из них — это звезды гипотетического населения III. Скорее всего, источником ионизирующего излучения служит сверхмассивная черная дыра в центре галактики. Эффективный радиус JADES-GS-z13-1-LA составляет около 114 световых лет, что меньше, чем у других древних галактик, значит, концентрация излучения сосредоточена именно в центре.
Согласно расчетам авторов, галактика создала вокруг себя «пузырь» ионизированного межгалактического газа радиусом приблизительно 650 тысяч световых лет. На этом этапе не имеет значения, идет ли речь о звездах или активном ядре галактики в качестве источника излучения. Важно то, что JADES-GS-z13-1-LA служит доказательством того, что реионизация Вселенной начала происходить всего через 330 миллионов лет после Большого взрыва. Интересно, что ранее высказывалось предположение о «сбежавших» звездах как источниках значительной доли ионизирующего излучения.
