Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил три очень молодых галактики, существовавшие спустя около 600-610 миллионов лет после Большого Взрыва. Их свойства говорят о том, что эффективность ионизации окружающего газа у таких систем могла падать за счет быстрой генерации пыли. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.
Эпоха Реионизации пришла на смену Темным Векам и характеризовалась возникновением первых звезд и галактик, которые ионизировали заполняющий Вселенную нейтральный водород. До сих пор четко не определены временные границы этого периода, стартовавшего примерно 300–600 миллионов лет после Большого Взрыва. Кроме того, не до конца ясно, каков был вклад в ионизацию газа галактик разных типов и квазаров, чьи разные по величине потоки ультрафиолетового излучения, генерируемые звездным населением или активными ядрами, с разной эффективностью достигали окружающей межгалактической среды. Определить это можно путем проведения трудоемких наблюдений за галактиками с красным смещением более шести.
Астрономы во главе с Чжи Юань Ма (Zhiyuan Ma) из Массачусетского университета сообщили об обнаружении трех очень молодых галактик, существовавших в эпоху Реионизации, и оценили их ионизационную эффективность. Кандидаты в галактики были найдены ранее в данных наблюдений космического телескопа «Хаббл» и наземного радиотелескопа ALMA в поле вокруг массивного скопления галактик MACS J0416.1−2403, выступающего как гравитационная линза для систем, расположенных за ним. Теперь же за ними наблюдал «Джеймс Уэбб» при помощи камеры NIRCam.
Красное смещение MACSJ0416.1_Y1 составляет 8,31, а для пары взаимодействующих галактик MACS0416.1-JD и MACS0416.1-JD-N оценивается в 8,34. Первая система состоит из трех компонентов и простирается на 3,4 килопарсека, вторая система демонстрирует расстояние между галактиками в 2,3 килопарсека.
Галактики уже успели обогатиться металлами, скорее всего, за счет взрывов массивных звезд в виде сверхновых. Им менее 11 миллионов лет, а звездная масса мала, от 0,8 × 108 до 6,4 × 108 масс Солнца. Оценочная скорость звездообразования составляет от нескольких десятков до ста масс Солнца в год.
Однако только MACSJ0416.1_Y1 демонстрирует заметный выход ультрафиолетового излучения за пределы галактики, в то время как две другие этого не делают, зато демонстрируют покраснение из-за пыли. Таким образом, их эффективность ионизации межгалактического газа упала из-за большого количества пыли, которая успела распространиться по галактикам за несколько миллионов лет.
Ранее «Джеймс Уэбб» определил, что ученые недооценивали роль карликовых галактик в реионизации газа в ранней Вселенной.