Телескоп James Webb обнаружил неожиданно много ярких галактик, существовавших в первые несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Исследователи из Института Флэтайрон и Техасского университета в Далласе объяснили этот результат действием излучения Лайман-альфа: оно могло выталкивать газ и пыль из галактик, очищая путь для света звёзд. Результаты исследования опубликованы 4 ноября в The Astrophysical Journal.
Свет, который выталкивает материю
Излучение Лайман-альфа возникает в средах с большим количеством молодых звёзд — например, когда электроны сталкиваются с атомами водорода или присоединяются к ионам водорода. Поглощая такое излучение, газ и пыль получают импульс и отталкиваются от источника света.
Особенность Лайман-альфа в том, что атом водорода почти сразу переизлучает поглощённую энергию на той же длине волны. Поэтому соседние атомы могут многократно поглощать и переизлучать один и тот же свет, прежде чем он покинет галактику. Это усиливает давление излучения, но делает его расчёт крайне сложным.
«Излучение Лайман-альфа может очень быстро отталкивать газ и пыль низкой плотности. Оно словно расчищает туман и позволяет гораздо лучше видеть звёзды ранней Вселенной», — пояснил ведущий автор работы Шьям Менон из Центра вычислительной астрофизики Института Флэтайрон.
Ветер вырывается из галактики
Вместо прямого моделирования всех повторных взаимодействий исследователи использовали снимки уже существующей симуляции области звездообразования в ранней Вселенной. По ним они рассчитали, какую силу на газ и пыль создало бы давление Лайман-альфа.
В плотных областях излучение не могло преодолеть гравитацию: отброшенные частицы оставались связанными со звёздными скоплениями. Поэтому там оно, вероятно, не оказывало сильного влияния на звездообразование. Но в пространстве между звёздами, где плотность вещества и сила тяжести ниже, излучение брало верх. Оно могло разгонять газ до высоких скоростей и формировать мощные потоки, выносящие вещество за пределы галактики.
Удаление разреженного газа и пыли уменьшает遮遮?
Исследователи считают, что такой процесс может объяснить яркость галактик, увиденных James Webb: между их звёздами и телескопом становилось меньше вещества, блокирующего свет.
Следующий шаг — трёхмерные модели
Авторы подчёркивают, что полученный результат пока лишь первый этап. Для полной картины нужны симуляции, в которых излучение Лайман-альфа, движение газа и звездообразование рассчитываются одновременно. Сейчас подобные эффекты уже удаётся моделировать в двух измерениях, а в будущем развитие вычислительной техники и алгоритмов должно позволить перейти к трёхмерным расчётам.
