JWST раскрывает, как ранние галактики набирали звездную массу: эффективность до 90%

Астрофизикам удалось выяснить, как галактики набирали звездную массу в ранней Вселенной. Новое исследование, основанное на данных телескопа JWST, показывает, что эффективность звездообразования в галактиках на красных смещениях z>9 достигала 80–90%, что значительно выше, чем предсказывают стандартные модели.

Авторы работы использовали полуэмпирическую модель, которая опирается на наблюдаемые функции светимости в ультрафиолете. Это позволило избежать сложного моделирования охлаждения, обратной связи и стохастических процессов. Модель присваивает скорость звездообразования (SFR) галактикам по мере слияния их темноматериальных ореолов.

Исследование показывает, что массивные галактики переживали вспышки звездообразования на z~9–10, что согласуется с оценками по спектральному распределению энергии. Эффективность звездообразования (SFE) достигает пиковых значений 0.8–0.9 на z>9, а затем снижается до 0.2–0.3 при z<9.

Учет пылевого поглощения может еще больше увеличить предсказанные SFR на z<8, приближая SFE к единице или даже выше. Это помогает объяснить наблюдаемые свойства массивных пылевых галактик.

Кроме того, авторы отмечают, что использование топ-тяжелой начальной функции масс (IMF) снижает SFE в 2–3 раза. Это указывает на необходимость переменной IMF для согласования моделей с наблюдениями, особенно при наличии пыли.

Работа опубликована в репозитории arXiv и представляет важный шаг к пониманию формирования галактик в эпоху реионизации. Результаты подчеркивают, что в ранней Вселенной звездообразование могло происходить гораздо интенсивнее, чем считалось ранее.