Совместный анализ данных космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) и наземного комплекса Very Large Telescope (VLT) показал, что в ранних галактиках Вселенной скрытая популяция маломассивных звёзд увеличивает расчётную массу отдельных систем до четырёх раз относительно прежних оценок. Работа проведена группой под руководством Мариски Криек из Лейденского университета; в обсуждении результатов участвовала Чло Чэн из того же института.
Метод и наблюдения
JWST обеспечил спектроскопию высокого разрешения в ближнем инфракрасном диапазоне для далёких галактик на длинах волн 0,6–5 мкм. VLT добавил данные в оптическом и ближнем ИК-диапазонах с инструментами MUSE и KMOS. Совмещение двух массивов позволило разделить вклад ярких массивных звёзд и слабых компонентов, ранее неразличимых на пределе чувствительности предыдущих обзоров. Баланс между эмиссионными линиями ионизированного газа, линиями поглощения и непрерывным спектром даёт оценку функции масс звёзд — распределения объектов по светимости, из которого выводится полная масса системы. По словам Чло Чэн, «the galaxy as a whole is much more massive than previous estimates suggested» — модельные оценки массы системно занижались из-за неучтённой маломассивной компоненты.
Что это меняет в физике ранней Вселенной
Стандартная картина звездообразования в эпоху реионизации предполагала, что светимость первых галактик определяется преимущественно массивными короткоживущими объектами спектральных классов O и B. Полученные данные указывают на обратное: значительная доля массы в ранних галактиках сосредоточена в маломассивных звёздах с низкой светимостью, отношение светимости к массе у которых на порядки ниже, чем у гигантов. Их излучение оставалось ниже порога детекции прежних инструментов, что и приводило к занижению массы при стандартной калибровке.
Это меняет начальную функцию масс (IMF) в раннюю эпоху и, как следствие, оценки темпа звездообразования, металличности межзвёздной среды и числа возможных планетных систем. Условия формирования планет вокруг маломассивных звёзд первого поколения — отдельный вопрос с собственной погрешностью, которую ещё предстоит оценить.
По заявлению руководителя исследования, результат может скорректировать модели роста галактик и сценарии формирования планет в первые миллиарды лет после Большого взрыва. Для подтверждения масштабируемости вывода требуется расширение выборки и перекрёстная проверка на инструментах следующего поколения — экстраполировать сдвиг IMF с нескольких объектов на всю популяцию ранних галактик преждевременно.