Излучение молодых звезд объяснило яркость ранних галактик

Астрофизики Шьям Менон из Ратгерского университета и Аарон Смит из Техасского университета смоделировали облако газа массой около миллиона солнечных масс и радиусом примерно 33 световых года. Внутри него формировалось плотное звездное скопление. Ученые проследили, как фотоны линии Лайман-альфа — ультрафиолетового излучения, возникающего при соединении электронов с ионами водорода, — многократно рассеиваются на нейтральных атомах и поглощаются пылью. Расчеты провели для нескольких вариантов содержания пыли, в том числе при ее полном отсутствии.

Моделирование показало, что в плотных областях гравитация сильнее давления света, поэтому газ продолжает поступать к звездам. Излучение может вытеснять разреженное вещество за пределы скопления, не лишая молодые светила всего материала для роста. При небольшом количестве пыли давление излучения снижало эффективность звездообразования примерно на 10 процентов. Даже без пыли в звезды могло перейти не менее четверти исходного газа; в типичных современных областях звездообразования этот показатель обычно не превышает 10 процентов.

Давление линии Лайман-альфа на газ оказалось значительно сильнее воздействия ультрафиолетового излучения и инфракрасного излучения на пыль. В зависимости от ее количества разница достигала сотен раз. Авторы считают, что этот эффект мог быстро удалять разреженный газ и облегчать выход света молодых звезд из галактик. Такой механизм, возможно, объясняет необычную яркость объектов ранней Вселенной, обнаруженных телескопом «Джеймс Уэбб». Работа опубликована в The Astrophysical Journal; выводы еще предстоит проверить с помощью более подробного моделирования.