Исследование: давление излучения Лайман-альфа управляет звездообразованием в ранних галактиках

Анализируя данные телескопа James Webb (JWST), учёные обнаружили, что галактики на заре космоса концентрировали звездообразование в крайне плотных и компактных скоплениях. Высокие плотности и низкая металличность среды побудили исследователей изучить роль давления излучения Лайман-альфа (Ly?) в этих условиях.

В новом исследовании, опубликованном на arXiv, авторы применили код COLT Monte Carlo для постобработки снимков радиационно-гидродинамических симуляций облаков, формирующих плотные скопления (с поверхностной плотностью звёзд более 10? солнечных масс на квадратный парсек). Они варьировали содержание пыли от нулевого до 0,1 солнечного.

Выяснилось, что при содержании пыли Z? ? 0,01 Z?,? эффективность преобразования газа в звёзды (??) превышает 60%, а влияние Ly? оказывается умеренным — порядка 10%. Даже в полностью безыпылевой среде ?? не опускается ниже 25%, что значительно выше типичных 1% в современных условиях.

Наиболее драматичный эффект — запуск мощных звёздных ветров. Значительная часть моделей демонстрирует светимость, превышающую эддингтоновский предел в 10 и более раз, что позволяет Ly? выдувать динамически значимые галактические ветры менее чем за 4 миллиона лет. Эти ветры могут влиять на выход ионизирующих фотонов и галактические оттоки.

Усиление давления от Ly? (фактор M_F) сильно зависит от количества пыли: при 0,1 Z?,? оно не превышает 3, а в безыпылевой среде достигает 500. В целом во всех рассмотренных диапазонах металличности Ly? доминирует над ультрафиолетовым и инфракрасным излучением в 3–500 раз.

Полученные результаты подтверждают картину локально эффективного, вспышечного звездообразования, сопровождающегося быстрыми оттоками в галактиках на заре космоса. Давление Лайман-альфа оказывается ключевым фактором, объясняющим высокую светимость и компактность ранних галактик.