Галактики в ранньому Всесвіті виявилися розбавленими міжгалактичним газом
Астрономи завдяки телескопу «Джеймс Вебб» визначили залежність швидкості зіркоутворення від зоряної маси для галактик, що існували через 500–750 мільйонів років після Великого Вибуху, що відрізняється від залежності для галактик у Місцевому Всесвіті. Крім того, вчені з'ясували, що галактики в ранньому Всесвіті були значно низькометаллічними, що може пояснюватися підживленням міжгалактичним газом. Стаття опублікована в журналі Nature Astronomy .
Кінцевість швидкості світла дозволяє астрономам досліджувати еволюцію галактик протягом усього існування Всесвіту, включаючи найперші системи, що виникали на початку епохи Реіонізації. На ранніх етапах життя галактики багаті на газ з низькою металевістю. У міру своєї еволюції вони збільшують зоряну масу. При цьому швидкість зіркоутворення та металевість змінюватимуться. Визначення залежності між цими параметрами галактик у різні епохи існування Всесвіту необхідне перевірки моделей формування та зростання галактик.
Група астрономів на чолі з Каспером Хайнцом (Kasper E. Heintz) з Інституту Нільса Бора в Копенгагені опублікувала результати аналізу даних фотометричних та спектроскопічних спостережень за вибіркою із шістнадцяти галактик із значеннями червоного зміщення z = 7,11–9,5 (500 років після Великого Вибуху) з оглядів UNCOVER, GLASS та CEERS. Спостереження велися за допомогою інструментів NIRSpec та NIRCam інфрачервоного космічного телескопа Джеймс Вебб.
Виміряні зоряні маси галактик перебувають у діапазоні 10 7,5—10 мас Сонця, а вік зоряного населення — від 200 до 400 мільйонів. Галактики, що спостерігаються, мабуть, укладаються в одну і ту ж залежність темпу зіркоутворення від зіркової маси, яка істотно вище, ніж подібна залежність для зіркоутворюючих галактик при z ≈ 0 і більше узгоджується з залежністю для z ≈ 6. Космологічне моделювання здатне відтворити ці результати для більшої частини вибірки з z більше семи і при зоряних масах понад 108 мас Сонця.
Вчені також зазначають, що галактики з вибірки демонструють значно меншу металовиробність газу, ніж зіркоутворюючі галактики у Місцевому Всесвіті при еквівалентних зоряних масах. Різке падіння металевості в цих галактиках можна пояснити значною та постійною акрецією нейтрального низькометаллічного газу з міжгалактичного середовища. Передбачається, що цей процес активно живив речовиною для нових зірок зіркоутворюючі галактики в перші два мільярди років життя Всесвіту.