На фото: Трехмерное симуляционное пространство, показывающее крупномасштабную структуру газа и его распределение в виде плотностей и нитей. Красные области освещены и нагреты ультрафиолетовым излучением ярких (здесь: белых) галактик. Эти галактики более чем в тысячу раз менее массивны, чем Млечный Путь, и давали почти треть всего вклада в ультрафиолетовое излучение в эпоху реионизации. Размер этого поля составляет 400 000 световых лет. В то время Вселенной было всего 700 миллионов лет. Источник: Джон Уайз
Моделирование, кажется, доказывает, что карликовые галактики когда-то были настолько многочисленны, что они вносили большой вклад в ультрафиолетовое излучение, участвующее в процессе реионизации. Астрономы, изучавшие Вселенную в эпоху сразу после Большого Взрыва, сделали удивительное открытие: именно самая маленькая галактика определила свойства раннего космоса.
Вскоре после Большого взрыва Вселенная была ионизирована: обычное вещество состояло из водорода с положительно заряженными протонами, но без отрицательно заряженных электронов. Через некоторое время Вселенная достаточно остыла, чтобы свободные электроны соединились с этими протонами, дав нам нейтральный водород, который мы знаем сегодня. Этот холодный газ позже стал строить первые звезды во Вселенной, но до этого миллионы лет звезд не было. Таким образом, астрономы не могут увидеть, как выглядел космос в эпоху «темных веков» — по крайней мере, не с помощью обычных телескопов. Свет не появлялся снова до тех пор, пока сами звезды и галактики не начали излучать в эпоху реионизации.
Астрономы согласны с тем, что Вселенная была полностью ионизирована примерно через миллиард лет после Большого взрыва . Примерно через 200 миллионов лет после его рождения ультрафиолетовое излучение звезд начало снова делить нейтральный водород на электроны и протоны. Потребовалось еще 800 миллионов лет, чтобы этот процесс закончился повсеместно. Эпоха реионизации также четко определяет последний крупный сдвиг в газообразной материи Вселенной, которая остается ионизированной по сей день — более 12 миллиардов лет спустя.
Однако астрономы уже не так единодушны в том, какой тип галактик сыграл наиболее важную роль в этом процессе . Большинство из них до сих пор были сосредоточены на больших галактиках. Новое исследование ученых из Технологического института Джорджии и Суперкомпьютерного центра в Сан-Диего предполагает, что ученые также должны интересоваться самыми маленькими.
Исследователи использовали компьютерное моделирование , чтобы показать, что эти самые маленькие галактики были необходимы в ранней Вселенной. Карликовые галактики , в среднем в 1000 раз менее массивные и в 30 раз меньшие в диаметре, чем наш собственный Млечный Путь, способствовали излучению почти 30 процентов ультрафиолетового излучения во время этого процесса . Другие исследования часто игнорируют эти маленькие галактики, потому что они не считаются потенциально звездообразующими, поскольку ультрафиолетовое излучение ближайших более крупных галактик было слишком сильным, чтобы подавить их крошечных соседей. Оказывается, однако, что эти карликовые галактики образовали звезды, обычно в одной «серии», которая могла произойти примерно через 500 миллионов лет после Большого взрыва. И хотя они были небольшими, их было так много, что они вносили значительный вклад в эмиссию ультрафиолетового излучения.
Моделирование моделировало поток звездного ультрафиолетового излучения через газ в формирующихся галактиках . Было обнаружено, что процент ионизирующих фотонов, которые могут выйти в межгалактическое пространство, составляет около 50 процентов для небольших галактик. В более крупных галактиках она составляла всего 5 процентов одновременно. Эта увеличенная доля в сочетании с обилием карликовых галактик объясняет, почему самые слабые галактики играли такую важную роль в реионизации .
Ультрафиолетовый свет очень затрудняет побег из галактики из-за заполняющего ее плотного газа . Однако в самых маленьких галактиках между звездами гораздо меньше газа, что значительно облегчает выход УФ-излучения, поскольку там оно не поглощается быстро материей. Более того, взрывы сверхновых могут открыть для этого света дополнительные «каналы отхода» — гораздо эффективнее в крошечных галактиках.
«Тот факт, что маленькие галактики могли внести такой большой вклад в реионизацию, является настоящим сюрпризом», — говорит Майкл Норман из Калифорнийского университета в Сан-Диего.
В очередной раз суперкомпьютер учит нас чему-то новому и неожиданному, тому, что придется включить вбудущие исследования эпохи реионизации . 'Исследовательская группа намерена узнать гораздо больше об этих слабых галактиках, когда будет запущено следующее поколение телескопов, и вполне вероятно, что космический телескоп Джеймса Уэбба (НАСА), который планируется открыть в 2018, сможет их обнаружить.
По информации https://zen.yandex.ru/media/murkosmosa/kak-slabye-galaktiki-osvescali-rannii-kosmos-621669c922ac1f478b9bb71e?&
Обозрение "Terra & Comp".
