JWST обнаружил неоднородный газ и сложные оттоки в ранних галактиках

Телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) продолжает раскрывать тайны ранней Вселенной. В рамках крупной программы SPURS (JWST Cycle 4) астрономы получили глубокие спектры ультрафиолетового диапазона для шести ярких галактик с красным смещением от 5 до 9 в поле скопления Abell-2744.

Спектры показали однозначное присутствие линий поглощения межзвёздной среды (ISM) – как низкоионизованного, так и высокоионизованного газа. Благодаря этому учёные смогли изучить пористость газа и его кинематику.

Ключевой результат – поразительное разнообразие профилей поглощения. Доля нейтрального газа, перекрывающего свет звёзд (покрывающая факция), варьируется от 0,2 до 0,9. Это указывает на крайне неоднородную, «лоскутную» структуру межзвёздной среды в галактиках эпохи реионизации.

Кинематика низкоионизованного газа также разнообразна: скорости центроидов простираются от +70 км/с до ?140 км/с – значительное голубое смещение свидетельствует о мощных оттоках. Высокоионизованный газ в основном демонстрирует голубое смещение, что подтверждает наличие многофазных галактических ветров.

Во всех шести галактиках зафиксированы признаки оттока (асимметричные красные крылья линий). Однако у половины выборки – особенно у объектов с наименьшей звёздной массой и наибольшим удельным темпом звёздообразования – центроиды низкоионизованного газа близки к системной скорости галактики.

Это контрастирует с почти повсеместными оттоками холодного газа на меньших красных смещениях. Авторы предполагают, что в самых маломассивных и активно звездообразующих системах основная масса холодного газа движется с малыми скоростями – возможно, из-за неэффективного вовлечения в отток или из-за неразрешённой аккреции.

Наблюдения демонстрируют, что межзвёздная среда ранних галактик обогащена металлами и обладает сложной геометрией и кинематикой. Работа подчёркивает потенциал глубокой щелевой спектроскопии JWST для изучения физических свойств ISM в эпоху реионизации.