Виявилося, що ранні галактики випромінюють набагато більше ультрафіолетового світла, ніж ми очікували, і це може бути пов’язано з тим, що зірок у них народжувалося набагато більше, ніж ми думали.

Згідно з новим моделюванням, кількість світла, виявлена ​​космічним телескопом Джеймса Вебба в галактиках, що народилися на зорі часів, може бути пояснена зіркоутворенням. Це означає, що нам не потрібно звертатися до таких рішень, як нестандартні космологічні моделі, щоб пояснити додаткове ультрафіолетове світло у перші мільярди років після Великого вибуху.

«Відкриття цих галактик стало великим сюрпризом, оскільки вони виявилися значно яскравішими, ніж передбачалося», — каже астрофізик Клод-Андре Фоше-Жігер (Claude-André Faucher-Giguère) із Північно-Західного університету.

«Звичайно галактики яскраві, тому що вони великі. Але оскільки ці галактики утворилися в момент космічного світанку, з моменту Великого вибуху пройшло недостатньо часу. Як же ці масивні галактики могли зібратися так швидко? Наше моделювання показує, що галактики такої яскравості без проблем формуються до початку космічного світанку».

Спостереження Вебба за раннім Всесвітом перевернули наші уявлення про критичну епоху після Великого вибуху. Телескоп виявив набагато більше галактик, ніж ми очікували, і вони виглядають зовсім не так, як ми думали.

Деякі їх світять набагато яскравіше, ніж астрономи припускали виявити на космічній зорі. Ми можемо інтерпретувати це як те, що ці галактики виявилися дуже великими. Але це єдине пояснення.

«Ключовим моментом є відтворення достатньої кількості світла в системі за короткий проміжок часу», — каже астрофізик Гуочао Сунь (Guochao Sun) із Північно-Західного університету.

«Це може статися або тому, що система дуже масивна, або тому, що вона має здатність швидко виробляти багато світла. В останньому випадку система не обов’язково має бути дуже масивною. Якщо зіркоутворення набуває вибухового характеру, це призводить до появи спалахів світла. Саме тому ми бачимо кілька яскравих галактик».

Щоб з’ясувати, чи було світло цих ранніх галактик результатом їхнього великого розміру або особливостей зіркоутворення, група фахівців під керівництвом Суна використовувала комп’ютерні симуляції для моделювання формування галактик під час космічного світанку з використанням матеріалів та середовища, які були доступні після Великого вибуху.

Зріліші галактики в довколишньому Всесвіті — великі, сформовані і відносно спокійні — зазвичай виробляють зірки з більш менш стабільною швидкістю.

Провівши моделювання, дослідники виявили, що в галактиках епохи «космічного світанку» все відбувається інакше. Їх зіркоутворення відбувалося потужними сплесками, що перемежовуються з періодами низького зіркоутворення тривалістю кілька мільйонів років.

Це явище відоме як вибухове зіркоутворення, і воно особливо характерне для галактик з малою масою, якими були галактики, що сформувалися незабаром після народження Всесвіту. Причина цього не ясна, але астрономи вважають, що вона пов’язана з так званим зворотним зв’язком, коли зіркоутворення згортається самими зірками.

«Ми вважаємо, що там відбувається спалах зіркоутворення, потім за кілька мільйонів років ці зірки вибухають у вигляді наднових», — пояснює Фоше-Жиг’єр.

«Газ викидається назовні, а потім знову потрапляє всередину, утворюючи нові зірки, що надає руху циклу зіркоутворення. Але коли галактики стають досить масивними, їхня гравітація значно зростає. Коли вибухають наднові, цього виявляється недостатньо для того, щоб викинути газ із системи. Гравітація утримує галактику разом і приводить її до стійкого стану».

Моделювання також показало, що кількість яскравих галактик, що спостерігаються одночасно, відповідає спостереженням Вебба без необхідності зміни будь-яких фізичних параметрів. Це один із найпереконливіших доказів того, що несподівано яскраве світло галактик зумовлене не їх розмірами, а вибуховим зіркоутворенням.