Когда астрономы изучали снимки ранней Вселенной, полученные космическим телескопом "Джеймс Уэбб", они заметили странность: ярких галактик оказалось слишком много. По существовавшим представлениям, в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва такие галактики должны были встречаться гораздо реже.

Теперь исследователи из Института Флэтайрон (США) и Техасского университета в Далласе предложили объяснение. Согласно их моделированию, мощное ультрафиолетовое излучение скоплений молодых звёзд работает как своеобразный "листодув": оно выбрасывает из галактики газ и пыль, которые блокируют свет, и галактика кажется ярче. Работа опубликована в журнале The Astrophysical Journal.

Речь идёт об излучении Лайман-альфа. Оно возникает, когда электрон сталкивается с атомом водорода или присоединяется к иону водорода. В средах с молодыми звёздами такое излучение обильно, и давление света может влиять на формирование звёздных "яслей" - областей, где рождаются звёзды.

Когда Лайман-альфа излучение попадает на газ или пыль, те поглощают энергию и отталкиваются, как бейсбольная перчатка отбрасывает пойманный мяч. Этот эффект уносит вещество наружу, оставляя меньше материала для образования звёзд. Астрономы давно предполагали, что излучение может быть важным, но оценить его роль в реальных условиях было сложно из-за трудностей моделирования.

Особенность Лайман-альфа излучения в том, что атомы водорода, поглотив его, почти сразу испускают свет той же длины волны. Поэтому соседние атомы могут поглощать и переизлучать его многократно, пока оно не вырвется наружу. Это делает излучение мощным источником давления, но требует огромных вычислений.

Чтобы обойти сложность, авторы проанализировали готовое моделирование области звездообразования в ранней Вселенной и рассчитали, какую силу создавало бы давление Лайман-альфа излучения. Оказалось, что в плотных областях этого давления недостаточно, чтобы преодолеть гравитацию: газ и пыль отталкиваются, но остаются связанными. А вот в разреженных пространствах между звёздами, где гравитация слабее, излучение разгоняет газ до высоких скоростей и запускает взрывные ветры, выбрасывающие вещество за пределы галактики.

Именно это, по мнению исследователей, может объяснять яркость ранних галактик: излучение сдувает рыхлый газ и пыль, очищая линию обзора между звёздами и наблюдателем. Авторы подчёркивают, что это лишь первый шаг. Чтобы полностью понять эффект, нужны самосогласованные модели, одновременно учитывающие излучение, потоки газа и звездообразование. Пока такие расчёты выполнены в двух измерениях, а в будущем, с ростом вычислительных мощностей, исследователи надеются перейти к трёхмерным симуляциям.

Источник: Phys.org