Карликовые галактики, а не гигантские звёздные системы и сверхмассивные чёрные дыры, оказались главными «фонарями», которые завершили тёмную эпоху и сделали Вселенную прозрачной. К такому выводу пришла международная группа астрономов, чья статья опубликована в журнале Nature.

Космический рассвет и эпоха реионизации

Сразу после Большого взрыва Вселенная была непрозрачной горячей плазмой. Примерно через 300 тысяч лет она остыла настолько, что протоны и электроны соединились в нейтральный водород. Свет наконец смог свободно распространяться, но источников излучения почти не существовало — наступила так называемая «тёмная эпоха».

Ситуация изменилась, когда появились первые звёзды и галактики. Их ультрафиолетовое излучение начало ионизировать нейтральный водород, «срывая» электроны с атомов. Этот процесс, получивший название реионизации, продолжался около миллиарда лет. К его завершению Вселенная стала прозрачной, и «загорелся свет» — эпоха, которую астрономы называют космическим рассветом.

Долгое время учёные считали, что главную роль в реионизации сыграли массивные яркие галактики и активные ядра галактик с сверхмассивными чёрными дырами. Однако новые наблюдения перевернули эту картину.

Карликовые галактики — скрытые герои

Исследование возглавил астрофизик Хаким Атек. Учёные воспользовались естественной гравитационной линзой — огромным скоплением галактик Abell 2744, которое усиливает свет объектов, находящихся далеко за ним. Это позволило разглядеть крайне слабые и далёкие карликовые галактики, которые раньше оставались недоступными для наблюдений.

Результаты оказались неожиданными. Карликовых галактик оказалось примерно в 100 раз больше, чем крупных. При этом их суммарное излучение в ультрафиолетовом диапазоне в четыре раза превысило прежние теоретические оценки.

«Эти космические источники энергии в совокупности излучают более чем достаточно энергии, чтобы завершить реионизацию. Несмотря на свои малые размеры, они оказывают огромное влияние на состояние всей Вселенной», — отметил Хаким Атек.

Почему это важно

Карликовые галактики в ранней Вселенной были гораздо многочисленнее и активнее, чем предполагалось. Их небольшая масса и низкая металличность позволяли звёздам излучать значительно больше ионизирующего ультрафиолета. В результате именно эти «крошки» смогли коллективно «пробить» нейтральный водородный туман и сделать космос прозрачным.

Пока исследование охватывает лишь небольшой участок неба в поле зрения линзы Abell 2744. Учёным ещё предстоит подтвердить выводы на более широкой выборке данных, в том числе с помощью космического телескопа James Webb. Тем не менее, работа уже считается одним из самых убедительных объяснений механизма космического рассвета.

Вкратце

Карликовые галактики ранней Вселенной сыграли решающую роль в процессе реионизации — они обеспечили достаточное количество ультрафиолетового излучения, чтобы ионизировать нейтральный водород и «зажечь свет» во Вселенной примерно через миллиард лет после Большого взрыва. Благодаря наблюдениям за скоплением Abell 2744, действовавшим как гравитационная линза, астрономы обнаружили, что таких галактик в сотни раз больше, чем крупных, а их суммарная излучающая мощность значительно превышает предыдущие оценки. Работа, опубликованная в журнале Nature, меняет привычные представления о том, как именно закончилась «тёмная эпоха» космоса.