Мощные потоки газа, порожденные сверхновыми, могут препятствовать выходу ионизирующего излучения из галактик. К такому выводу пришла международная группа астрономов с участием ученых Мичиганского университета. Результаты, опубликованные в Nature Astronomy, противоречат распространенной гипотезе и помогают разобраться, как ранняя Вселенная стала прозрачной для ультрафиолета.
В течение первого миллиарда лет после Большого взрыва межгалактическое пространство заполнял нейтральный водород, поглощавший ионизирующее ультрафиолетовое излучение. Затем началась эпоха реионизации: излучение первых галактик выбивало электроны из атомов водорода. По мере этого процесса свет мог распространяться все дальше. Однако ученые пока не знают точно, какие объекты обеспечили необходимое излучение и как оно покидало галактики.
Ветер оказался преградой
Согласно одной из ведущих гипотез, выходу излучения помогали сверхновые. Их взрывы создают мощные галактические ветры, выталкивающие газ наружу. Предполагалось, что эти потоки расчищают каналы вокруг молодых звезд, позволяя ультрафиолетовым фотонам достигать межгалактического пространства и ионизировать водород.
Чтобы проверить эту идею, исследователи использовали телескоп «Хаббл» для наблюдений за близкими галактиками с интенсивным звездообразованием — современными аналогами возможных участников реионизации. По линиям поглощения в их спектрах команда определила скорости газовых потоков. Сопоставление с долей выходящего ионизирующего излучения выявило обратную связь: самые быстрые ветры сопровождались наименьшей утечкой ультрафиолета.
До первых взрывов
По интерпретации авторов, энергия сверхновых перемешивает окружающее вещество и увеличивает долю направлений, перекрытых нейтральным газом и пылью. Вместо расчистки путей взрывы могут усиливать препятствия для излучения.
Наблюдения поддерживают другой сценарий: фотоны молодых массивных звезд успевают покинуть галактику еще до появления мощных ветров от сверхновых. Открывать им путь могут излучение и более слабые ветры самих молодых звезд.
Команда под руководством Коди Карра планирует запросить дополнительное время наблюдений на «Хаббле», чтобы проверить закономерность на других галактиках. Результаты также указывают на необходимость точнее учитывать раннее воздействие звезд на газ в компьютерных моделях. Исследование пока не дает окончательного ответа на вопрос о причинах реионизации, но помогает уточнить, когда и при каких условиях излучение могло рассеять древний водородный «туман».