Te galaktyki wydawały się astronomom „zbyt jasne, by istnieć”. Teraz wiemy, co naprawdę je odsłoniło!

Na zdjęciach wczesnego Wszechświata wykonanych przez Teleskop Webba astronomowie zauważyli nadmiar jasnych galaktyk, które w pierwszych setkach milionów lat po Wielkim Wybuchu powinny być znacznie rzadsze.

Symulacje badaczy z Flatiron Institute (Simons Foundation) i University of Texas at Dallas wskazują odpowiedź: silne promieniowanie ultrafioletowe młodych gwiazd działało jak dmuchawa, wyrzucając z galaktyk gaz i pył, które zasłaniały światło.

Promieniowanie Lyman-alfa powstaje, gdy elektron zderza się z atomem wodoru lub łączy z jonem wodoru. Gdy trafia w gaz lub pył, materiał pochłania energię i odskakuje jak piłka w rękawicy łapacza. Atomy wodoru niemal natychmiast emitują je ponownie na tej samej długości fali, więc sąsiednie atomy mogą je pochłaniać wielokrotnie. Czyni to promieniowanie wyjątkowo silnym, ale też trudnym do symulacji. Jak mówi Shyam Menon, nigdy wcześniej nie udało się oszacować jego znaczenia w realistycznym środowisku.

Gęste gromady kontra przestrzeń między gwiazdami

Menon i Aaron Smith obeszli problem, analizując klatki istniejącej symulacji wczesnego obszaru gwiazdotwórczego i obliczając siłę nacisku na gaz i pył. W gęstych środowiskach nacisk nie pokonał grawitacji – materiał pozostał związany z gwiazdowym żłobkiem, więc promieniowanie raczej nie wpływało mocno na powstawanie gwiazd. Natomiast w przestrzeniach między gwiazdami, gdzie gęstość i grawitacja są niższe, Lyman-alfa wygrywało z grawitacją, rozpędzając gaz do bardzo dużych prędkości i wyrzucając go poza galaktykę. Oczyszcza to linię widzenia między gwiazdami a nami.

Menon podkreśla, że to dopiero początek: trzeba lepiej poznać naturę pyłu we wczesnym Wszechświecie i stworzyć symulacje uwzględniające spójnie promieniowanie, przepływy gazu i powstawanie gwiazd. Dziś modeluje się je w dwóch wymiarach; w przyszłości możliwe będą symulacje trójwymiarowe.

Wyniki ukazały się na początku listopada w „The Astrophysical Journal“.

Źródło: Simons Foundation

Czytaj też: Światło widzialne kontra podczerwień. Jak teleskopy odsłoniły sekrety Mgławicy Carina?

Grafika tytułowa: Greg Rakozy / Unsplash