Два исследователя из астрономической обсерватории Страсбурга впервые обнаружили существование новой сигнатуры рождения первых звезд в нашей галактике Млечный Путь

Больше чем 12 миллиардов лет назад интенсивный ультрафиолетовый свет, исходящий от первых звезд, рассеял газ самых близких соседей нашей Галактики, фактически лишая их основного материала для формирования звезд. Это обеспечило малоперспективное будущее этих галактик.

Сегодня Пьер Оквирк и Доминик Обер, участники научного проекта «Свет в Темные века Вселенной» (LIDAU – Light in the Dark Ages of the Universe), объяснили, почему некоторые близкие к нам галактики буквально были уничтожены, в то время как звезды продолжали формироваться в более отдаленных объектах.

Ученые опубликовали свои результаты в ноябрьском номере журнала Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Предположительно, первые звезды в нашей Вселенной появились спустя приблизительно 150 миллионов лет после Большого взрыва. Тогда водород и гелий, заполняющие Вселенную были достаточно холодными, что позволяло атомам этих газов быть электрически нейтральными. Когда ультрафиолетовый свет первых звезд проходил через этот газ, он разрушал электронно-протонные пары, которые составляют атомы водорода, что возвращало их в так называемое плазменное состояние, в котором все атомы находились в первые моменты существования Вселенной. Этот процесс, известный как реионизация, также привел к сильному нагреванию, вызвавшему серьезные последствия: газ стал настолько горячим, что перестал подчиняться слабой силе притяжения галактик низких масс, таким образом, лишая их материала, составляющего основу для формирования звезд.

Сегодня научным сообществом признано, что этот процесс может объяснить небольшое число и большой возраст звезд, обнаруживаемых в самых маленьких спутниках Млечного Пути – карликовых галактиках. Эти открытия также помогают ученым понять, почему вокруг таких галактик, как Млечный Путь, найдено небольшое количество спутников – проблема «отсутствующих спутников». Исчезновение газа из этих галактик делает их гиперчувствительными к ультрафиолетовой радиации в эпоху реионизации.

Спутниковые галактики расположены к Млечному Пути относительно близко – от 30000 до 900000 световых лет – что позволяет ученым детально их изучать с помощью больших телескопов, которых на данный момент существует целое поколение. Сравнение количества звезд в каждой галактике с ее местоположением могло дать ученым уникальное понимание структуры ультрафиолетовой радиации, испускаемой от самых ранних звезд в Млечном Пути.

До сих пор компьютерные модели, симулирующие этот процесс, давали основание предполагать, что радиация, приводящая к «выведению» газа из галактик-спутников, производилась одновременно несколькими большими галактиками, находившимся поблизости, что давало однородный фон ультрафиолетового света. Новая модель, разработанная двумя французскими исследователями, доказывает, что это предположение было неверным.

Оквирк и Обер включили в свою модель темную материю, которая подстроилась в структуру звезд в нашей Галактике и ее окрестностях, и занимает свое «невидимое» положение с Большого взрыва до настоящего момента. Они использовали цифровую модель высокого разрешения испанских ученых Via Lactea II (Млечный Путь II), чтобы смоделировать формирование звезд в газовых облаках, «застрявших» в ореолах темной материи, которые окутывают галактики, и затем ученые описали, как этот газ реагировал на ультрафиолетовую радиацию.

Пьер Оквирк комментирует: «Это – первый раз, когда модель учитывает влияние радиации, испускаемой первыми звездами, сформированными в центре Млечного Пути, на его спутниковые галактики. Спутниковые галактики, расположенные близко к галактическому центру, быстро теряют газ. Они формируют немного звезд, поэтому, возможно, что наши телескопы просто пока не способны их обнаружить. В то же время более отдаленные спутниковые галактики подвергаются менее интенсивному облучению. Поэтому им удается удержать газ дольше, следовательно, сформировать больше звезд. Как следствие, их легче обнаружить».

Новая модель наиболее удачно вписывается в сегодняшнее представление ученых о Вселенной, и предполагает, что первые звезды нашей галактики играли главную роль в фотоиспарении газа в спутниковых галактиках. Доктор Оквирк добавляет: «Соседние галактики вовсе не подвергались жутким космическим воздействиям. Именно наша галактика стала причиной упадка своих соседей, душа их своей интенсивной радиацией».