Необычную яркость первых галактик объяснили пылью сверхновых: новое исследование

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» продолжает удивлять астрономов: множество галактик, существовавших спустя примерно 500 миллионов лет после Большого взрыва, излучают неожиданно много ультрафиолета. Это противоречит прежним моделям эволюции космоса, и учёные предлагали разные объяснения — от бурного звездообразования до вклада скрытых чёрных дыр.

Пыль из сверхновых: новый взгляд

Авторы нового исследования решили проверить версию, что пыль в ранних галактиках всё-таки была, но по своим свойствам отличалась от привычной межзвёздной пыли современных галактик. В юной Вселенной основным источником пыли были взрывы сверхновых: когда массивные звёзды погибают, они выбрасывают в космос облака вещества, из которых формируются пылевые частицы.

Ударные волны внутри остатков сверхновых разрушают самые мелкие пылевые зёрна, оставляя преимущественно крупные частицы. Такая пыль хуже поглощает ультрафиолет, из-за чего галактики выглядят намного ярче. Исследователи построили физическую модель, учитывающую состав пыли, её распределение и прохождение света через неоднородную межзвёздную среду.

Модель объясняет наблюдения

В отличие от предыдущих сценариев, где пыль предполагалось буквально «выдуть» из галактик мощными потоками газа, новая модель показала, что галактики могли оставаться богатыми газом и пылью, но всё равно пропускать большое количество УФ-излучения.

Особенно интересными оказались так называемые GELDA-галактики — объекты с экстремально низким поглощением света пылью. Такие системы, по данным «Уэбба», особенно распространены в первые сотни миллионов лет после рождения Вселенной. Некоторые из них содержат огромное количество газа, что плохо согласуется с идеей полного «очищения» галактики от пыли.

Расчёты показали: если использовать параметры сверхновой пыли (она меньше поглощает УФ), теоретические модели начинают хорошо совпадать с данными наблюдений. При этом не нужно предполагать экстремально высокую скорость звездообразования — пыль просто оказывается менее эффективным экраном.

Таким образом, в ранней Вселенной мог происходить своеобразный переход эпох: сначала галактики содержали пыль, порождённую почти исключительно сверхновыми, а позже, когда среда обогащалась тяжёлыми элементами, начинал работать другой механизм роста пылинок — внутри межзвёздного газа.

Если выводы авторов научной работы, опубликованной на сервере препринтов Корнеллского университета, верны, наше представление о первых галактиках изменится. Более того, часть обнаруженной пыли могла остаться от самых первых звёзд в космосе — гипотетических светил первого поколения, существование которых до сих пор напрямую не подтверждено.