Сверхновые могли не помогать рассеивать космический туман, а, напротив, препятствовать этому процессу. К такому выводу пришли авторы исследования, опубликованного 15 октября в журнале Nature Astronomy. Результаты ставят под сомнение представление о том, что взрывы звезд сыграли ключевую роль в эпоху реионизации — периоде, когда Вселенная стала прозрачной для света.
Примерно через 400 тысяч лет после Большого взрыва Вселенная остыла настолько, что в ней образовались атомы, главным образом водорода. Нейтральный водород поглощал ультрафиолетовое излучение и делал космос непрозрачным. Позже первые звезды и галактики испустили радиацию, которая разделила атомы водорода на протоны и электроны, позволив свету свободно распространяться.
Ранее астрофизики считали, что туман рассеивали сверхновые — мощные взрывы звезд массой примерно в восемь — 50 раз больше солнечной. Однако команда астронома Коди Карра из Мичиганского университета обнаружила, что сверхновые могли задерживать фотоны Лаймановского континуума — ионизирующее ультрафиолетовое излучение, способное рассеивать туман. «Самое интересное в нашей работе — наблюдение, что галактики с наиболее сильным излучением Лаймановского континуума не имеют быстрых галактических ветров», — сообщил Карр Live Science по электронной почте.
Исследователи изучили с помощью телескопа «Хаббл» шесть галактик со вспышками звездообразования, расположенных примерно в 3,5 миллиарда световых лет от Земли. Их диаметр не превышает 6500 световых лет, а ежегодно в каждой образуется около 10 солнечных масс новых звезд. Это в несколько раз больше темпа звездообразования в Млечном Пути, который до 20 раз крупнее. По спектрам галактик ученые определили происхождение, состав, скорость и направление звездных ветров.
Наблюдения показали, что процесс проходил в две стадии. В первые три миллиона лет после начала звездообразования ветры молодых массивных звезд прорывались сквозь нейтральный газ и пыль со скоростью почти 3000 километров в секунду, выпуская излучение наружу. Примерно через три миллиона лет умирающие звезды типа O обогащали галактическую среду выброшенным веществом: газ и пыль становились плотнее и задерживали фотоны. Самые старые галактики с наиболее быстрыми ветрами, вызванными сверхновыми, пропускали меньше ионизирующего излучения.
«В целом наши результаты расходятся с большинством космологических моделей, в которых доля выходящего из галактик излучения Лаймановского континуума достигает максимума после появления ветров, вызванных сверхновыми», — пояснил Карр. По мнению авторов исследования, сверхновые могли не запускать реионизацию, а ослаблять ее; наиболее вероятным источником процесса остается интенсивное излучение молодых звезд. Ученые намерены продолжить работу, изучив больше галактик и получив наблюдения с более высоким разрешением в других диапазонах.