Астрофизики объяснили аномальную яркость галактик ранней Вселенной излучением молодых звезд

Галактики ранней Вселенной формировались в течение нескольких сотен миллионов лет после Большого взрыва и оказались значительно ярче, чем предсказывали существующие модели. Такие компактные и яркие объекты ранее обнаружил космический телескоп «Джеймс Уэбб», но объяснить столь активное звездообразование долго не удавалось: по теории мощное ультрафиолетовое излучение молодых массивных светил должно нагревать окружающий газ и вытеснять его из галактики, лишая новые звезды материала для роста.

Дополнительное давление на газ создает и излучение самого водорода — линия Лайман-альфа, возникающая при соединении электронов с ионами водорода. Ее фотоны многократно рассеиваются на атомах нейтрального водорода, каждый раз усиливая давление на газ.

Шьям Менон из Ратгерского университета и Аарон Смит из Техасского университета смоделировали газовое облако массой около миллиона солнечных масс и радиусом около 33 световых лет, внутри которого формировалось плотное звездное скопление. Они проследили распространение фотонов Лайман-альфа через неоднородный газ при разном содержании пыли, включая ее полное отсутствие.

Расчеты показали: в плотных областях гравитация сильнее давления света, поэтому вещество продолжает поступать к растущим звездам, а разреженный газ излучение действительно выталкивает за пределы скопления. При небольшом количестве пыли давление излучения снижает эффективность звездообразования лишь примерно на 10%, а без пыли в звезды способно превратиться не менее четверти исходного газа — против обычных 10% в современных областях звездообразования.

По мнению авторов исследования, опубликованного в The Astrophysical Journal, этот механизм может объяснить аномальную яркость ранних галактик: молодые звезды продолжали получать газ для роста, а их излучение расчищало пространство вокруг, позволяя свету легче покидать галактику. Выводы еще предстоит проверить в более детальном моделировании.