Ученые Швейцарской высшей технической школы Цюриха доказали роль первых галактик в переходе от темных веков к эпохе реионизации, когда Вселенная стала прозрачной. Результаты исследования, проведенного с помощью космического телескопа имени Джеймса Уэбба (JWST), опубликованы в трех статьях в The Astrophysical Journal. Пресс-релиз доступен на сайте Phys.org.
Астрономы показали, что первые звезды ранних галактик излучали достаточно света, чтобы нагревать и ионизировать плотный и непрозрачный водородный газ, заполняющий Вселенную. JWST получил изображения огромных прозрачных областей, возникших вокруг галактик. В течение миллионов лет прозрачные «пузыри» росли и сливались друг с другом, делая всю Вселенную прозрачной.
Наблюдения были проведены за сверхярким квазаром J0100+2802 с большим красным смещением z>6, что соответствует времени путешествия светового луча, равному более 12,7 миллиарда лет. Видимый возраст Вселенной на таком удалении совпадает с эпохой реионизации. Квазар действует как прожектор, освещающий космические окрестности, заполненные как прозрачным, так и непрозрачным газом. JWST был использован, чтобы идентифицировать галактики вблизи луча зрения и пузыри прозрачного газа радиусом около два миллиона световых лет.
JWST также передал необычайно подробные изображения галактик в ближнем инфракрасном диапазоне, которые существовали, когда Вселенной было всего 900 миллионов лет. Ранние галактики имели комковатую и зачастую вытянутую форму, и в них активно формировались звезды. Первые звезды были массивными и заканчивали свою непродолжительную жизнь как сверхновые.
Ученые также подтвердили, что черная дыра в ядре квазара J0100+2802, масса которой сравнима с 10 миллиардами Солнц, является самой массивной из известных в настоящее время в ранней Вселенной. Они не выявили доказательств того, что свет от квазара мог подвергаться гравитационной линзе и искажаться, что гарантирует точность измерений массы. Наличие такой огромной черной дыры в ранней Вселенной также представляет проблему для существующих моделей космологической эволюции, которые не могут объяснить, как J0100+2802 мог нарастить массу за относительно малый срок.
