Спектроскопия подтвердила, что излучение возникает в молодом звёздном сгустке приливного хвоста галактического слияния
15 августа 2026, 20:12Наука и космосDarth Sahara0
Одна из основных тайн ранней Вселенной связана с эпохой реионизации — периодом, когда спустя несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва первые звёзды и галактики начали заполнять межгалактическое пространство высокоэнергетическим излучением. В настоящее время всё ещё неясно, какие именно процессы позволили ионизирующим фотонам покидать галактики в достаточном объёме. Новые наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» продемонстрировали один из возможных механизмов: такие фотоны могут эффективно выходить из зоны звездообразования, возникшей в «приливном хвосте» во время слияния галактик.
Речь идёт о фотонах Лаймановского континуума (LyC) — высокоэнергетическом ультрафиолетовом излучении, способном ионизировать атомы водорода. В первые 1 миллиард лет существования Вселенной именно такое излучение от молодых звёзд постепенно ионизировало межгалактический газ. Одним из возможных источников значительного количества LyC считались слияния галактик: интенсивное гравитационное взаимодействие сжимает и перемешивает межзвёздный газ, что вызывает активное звездообразование. При этом между взаимодействующими галактиками могут образовываться приливные хвосты — вытянутые потоки газа и звёзд. В отдельных участках таких образований за короткий промежуток времени появляется большое количество молодых звёзд, а быстро расходующийся окружающий газ перестаёт эффективно поглощать их высокоэнергетическое излучение.
Для проверки этой гипотезы группа из Университета Китайской академии наук и Национальных астрономических обсерваторий Китайской академии наук исследовала 2 кандидата в источники утечки LyC — LACES94460 и LACES104037. Объекты находятся при красном смещении z = 3,1, то есть наблюдатель сегодня видит их такими, какими они были примерно 2 миллиарда лет после Большого взрыва. Кандидаты были ранее обнаружены в рамках проекта LACES (LymAn Continuum Escape Survey) на основе данных космического телескопа «Хаббл». Новые спектроскопические наблюдения проводились с использованием NIRSpec IFU «Джеймса Уэбба» — прибора, который позволяет получать спектры отдельных областей объекта с высокой пространственной детализацией.
Наблюдения показали, что один из кандидатов совершенно не является источником утечки LyC. Сигнал LACES94460 оказался загрязнён данными из расположенного на переднем плане объекта с меньшим красным смещением z = 1,6. Спектроскопия позволила однозначно отделить этот объект от далёкой галактики и исключить первоначальную интерпретацию. С LACES104037 ситуация оказалась противоположной: «Джеймс Уэбб» подтвердил наличие реального ионизирующего излучения, причём оно исходит не из основной части галактики, а из отдельного звёздного сгустка LACES104037-LyC, находящегося в приливном хвосте между двумя взаимодействующими галактиками.
LACES104037 находится на раннем этапе слияния: основные галактики разделены приблизительно на 39 000 световых лет и имеют проецируемую разницу скоростей около 480 км/с. Источник LyC расположен в соединяющей их приливной структуре. Моделирование данных «Джеймса Уэбба» и предыдущих фотометрических наблюдений показало, что звёздному сгустку около 5 миллионов лет. Это очень молодая область звездообразования, и, согласно модели, примерно 99% фотонов Лаймановского континуума покидают её, а не поглощаются окружающим веществом.
Именно местоположение источника делает наблюдение особенно важным для понимания механизма утечки. LACES104037-LyC стал первым спектроскопически подтверждённым на большом красном смещении источником LyC, который расположен в отдельном звездообразующем сгустке за пределами основного тела галактики. Ранее подобные процессы было трудно надёжно идентифицировать из-за ограниченной пространственной и спектральной разрешающей способности наблюдений: сигнал отдалённой галактики мог смешиваться с данными объектов, находящихся ближе к Земле. В данном случае данные NIRSpec позволили не только подтвердить саму утечку, но и определить конкретную область, из которой выходит излучение.
Результат подтверждает сценарий, согласно которому слияния галактик могли быть значительным источником ионизирующих фотонов во время реионизации. При этом авторы подчеркивают необходимость дополнительных наблюдений: для понимания физики утечки требуется разрешение отдельных областей звездообразования. Работа также демонстрирует ограниченность подходов, которые оценивают вклад галактик в реионизацию исключительно на основе их общей ультрафиолетовой светимости: они не учитывают сложные локальные процессы, такие как выход LyC из звёздных сгустков в приливных хвостах. Новые наблюдения «Джеймса Уэбба» постепенно позволяют включать такие процессы в представление о том, как Вселенная перешла из нейтрального состояния в ионизированное.
Источники:The Astrophysical Journal LettersAmerican Astronomical SocietyНаука и космос0космосАстрономияКосмологияРанняя ВселеннаяЗвездообразованиеСлияние галактикТелескоп Джеймс УэббРеионизация Вселенной48 минут назад
Источник