dumaiДвойные пики у далёких галактик требуют близких космических пустот и сильного местного излучения
Кратко
Учёные смоделировали, как свет галактик ранней Вселенной проходит через космос. Двойные пики в спектре возникали, когда путь к нам пересекал близкую очень разреженную область, а рядом с галактикой был сильный поток излучения, выбивающего электроны. При 80% водорода, уже потерявшего электроны, такой случай встречался примерно в 0,5%, а при 60% не встречался.
Почему это важно
Это пока результат моделирования, а не прямой проверки галактик. Если такие двойные пики удастся надёжно наблюдать, они могут помочь оценивать силу местного излучения вокруг галактик ранней Вселенной и стадию просветления космоса.
Разбор
Авторы не наблюдали галактики напрямую, а пропустили виртуальный свет через космическую среду в симуляции Cosmic Dawn III. Они проверяли разные направления от галактик и искали те, где форма спектра напоминала наблюдаемые двойные пики. Так удалось разобрать не только роль самой галактики, но и влияние нескольких мегапарсек пространства между ней и нами — мегапарсек примерно равен 3,26 миллиона световых лет.
Главный механизм оказался связан с плотностью газа. В обычной области нейтрального водорода достаточно, чтобы синий компонент света рассеялся на частоте резонанса Лайман-альфа — особой частоте, на которой водород особенно сильно взаимодействует со светом. В пустоте газ разрежен, а количество нейтрального водорода падает ещё быстрее: при установившемся равновесии оно зависит от квадрата плотности газа. Поэтому даже пустоты, расположенные совсем рядом с галактикой, могут пропустить синий свет без рассеяния.
Такие условия не требуют редкой гигантской структуры: они естественно появляются в неоднородной космической сети. Авторы также обнаружили, что похожие прозрачные участки могут проявляться в лесу Лайман-альфа — цепочках линий поглощения в спектрах далёких объектов. Особенно резко результат меняется с местным фоном ионизирующего излучения, то есть света, способного отрывать электроны от атомов: усиление этого фона в десять раз повышало вероятность двойного пика примерно в тысячу раз. Недавние эпизоды поглощения вещества сверхмассивной чёрной дырой могли бы усилить эффект ещё больше.
Ключевые цифры
Можно ли доверять
Статья опубликована в рецензируемом журнале MNRAS, но выводы получены только в космологической симуляции, а не при прямом наблюдении большого числа галактик. Модель показывает возможный механизм и его чувствительность к местному излучению; подтвердить его должны будущие наблюдения.
Пересказано ИИ по научной статье. Как это устроено