Космическому телескопу «Джеймс Уэбб» (JWST) удалось выявить большее количество ярких галактик в далекой Вселенной, чем ожидалось. Эта аномалия привлекла внимание ученых, которые предложили использовать гамма-всплески как «мощный инструмент» для изучения повышенной концентрации ярких галактик и звезд в начале эпохи Вселенной.
Недавно «Джеймс Уэбб» зафиксировал самую удаленную галактику, когда-либо наблюдаемую, которая сформировалась всего через 300 миллионов лет после Большого взрыва. Она расположена в самом конце наблюдаемой Вселенной, где объекты передвигаются почти со световой скоростью. Свет от этих объектов испытывает значительное красное смещение, достигая нас, что вызывает эффект Доплера.
Отношение наблюдаемой длины волны к исходной называется показателем красного смещения или z-фактором. Самая удаленная галактика имела z-фактор 14,32. Телескоп также выявил больше ярких галактик на z 10 или более, чем могли предположить по количеству на более низких z.
Для объяснения этого феномена предложены различные гипотезы, такие как активное звездообразование и смещение начальной функции масс в сторону более массивных звезд, которые излучают больше ультрафиолетового света. Однако четкой причины обнаружено не было. Это важный вопрос, поскольку спектр ультрафиолетовой светимости содержит значимую информацию об эволюции формирования галактик и их звездных популяциях в ранней Вселенной.
Тацуя Мацумото из Киотского университета в Японии изучил потенциал гамма-всплесков с высоким показателем z для объяснения источника этого избытка. Он использовал данные, полученные с помощью зонда Einstein, китайского космического рентгеновского телескопа, запущенного в январе 2024 года. Устройство идеально подходит для наблюдения гамма-всплесков с высоким z.
Мацумото отметил, что если одной из причин избытка, замеченного JWST, является более эффективное формирование звезд в этих галактиках, то гамма-всплески также будут более частым явлением и могут быть зафиксированы зондом Einstein. Он также установил, что частота гамма-всплесков может варьироваться при z=10 или выше, что обнаружение этих всплесков зондом или будущими миссиями, посвященными гамма-всплескам, поможет пролить свет на природу избытка, выявленного JWST.
Гамма-всплески — это самые мощные феномены, наблюдаемые во Вселенной, с продолжительностью от долей секунды до нескольких часов. Их массивное излучение, как предполагается, высвобождается, когда звезда достигает состояния сверхновой и взрывается.
Обычный гамма-всплеск (GRB) способен выделить столько энергии за несколько секунд, сколько Солнце генерирует за всю свою жизнь продолжительностью десять миллиардов лет. Если бы такой всплеск произошел в пределах нашего галактического дома, Млечного Пути, и оказался направлен на Землю, это могло бы привести к концу большинства форм жизни на планете.
Количество гамма-всплесков в ранней Вселенной было плохо изучено из-за технологических ограничений предыдущих детекторов. Чтобы решать эту проблему, Мацумото и его команда разработали сложную модель распределения скоростей формирования гамма-всплесков с изменением красного смещения.
Их выводы показали, что распределение гамма-всплесков по красному смещению коррелирует с возможными причинами избытка, указанного данными JWST. Если избыток объясняется увеличением скорости звездообразования, то распределение красного смещения покажет пик при z около 10 или выше. Если же увеличение вызвано смещением функции масс в сторону массивных звезд, распределение также будет отражать избыток, но в другой форме.
Необходимы дополнительные исследования для выяснения причины избытка. Мацумото заключил, что будущие миссии, такие как HiZ-GUNDAM, будут занимать лидирующие позиции в обнаружении гамма-всплесков и углублять наше понимание ранней Вселенной.
Источник: iXBT
