Орбитальный телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба выявил причину ионизации Вселенной. Данные, опубликованные в журнале Astronomy & Astrophysics, указывают на то, что за это ответственны галактики определенного типа.

В ранней Вселенной из-за плотности и высокой температуры все вокруг находилось в состоянии плазмы, то есть электроны были отделены от атомных ядер. Когда Вселенной было примерно 380 тысяч лет, она остыла до такой степени, что атомы стали нейтральными.

При этом современные наблюдения показывают, что подавляющее большинство материи во Вселенной вовсе не нейтрально. Вместо этого Вселенная все еще ионизирована, то есть снова находится в состоянии плазмы. Это явление объясняется только тем, что в последние миллиарды лет произошло какое-то событие, которое превратило нейтральный газ космоса в ионизированную плазму.

Это событие, произошедшее между 550 и 800 миллионами лет после Большого Взрыва, известно как эпоха реионизации. Однако до сих пор достоверно не выявлено, как и почему это произошло.

Одна из гипотез заключается в том, что за реионизацию ответственны квазары — сверхъяркие ядра вокруг черных дыр, излучающие массивное количество высокой энергии. Но проблема этой идеи в том, что квазары относительно редки, поэтому им трудно охватить объем всей Вселенной.

Другая гипотеза гласит, что космическое пространство ионизируют молодые галактики, богатые звездообразованием. Каждая отдельная галактика способна ионизировать газ только в непосредственной близости от нее, но поскольку галактик так много, вероятна ионизация всей Вселенной.

Чтобы проверить эти гипотезы, авторы использовали телескоп Джеймса Уэбба. Благодаря этому удалось измерить, насколько компактными были ранние галактики и насколько они способны к формированию звезд. Затем астрономы сравнили эти галактики с аналогичными современными галактиками.

Выяснилось, что в среднем галактики в ранней Вселенной испускали примерно 12 процентов своего запаса фотонов высокой энергии. Этого достаточно, чтобы потенциально повторно ионизировать весь космос за относительно короткий промежуток времени.

Closing in on the sources of cosmic reionization: first results from the GLASS-JWST program