Моделирование Azahar: не-термальная физика объясняет вспышки звездообразования в ранней Вселенной, подтверждённые JWST

Международная группа астрофизиков представила первые результаты проекта Azahar — серии из десяти высокодетализированных космологических симуляций с разрешением около 20 парсек. В отличие от предыдущих моделей, симуляции Azahar включили перенос излучения, космические лучи и магнитогидродинамику в дополнение к стандартной барионной физике.

С помощью этой не-термальной модели учёным удалось в точности воспроизвести наблюдаемую функцию светимости галактик в ультрафиолете на всём интервале от высоких красных смещений (z ~ 14) до космического полудня (z ~ 3). Кроме того, модель правильно предсказала эволюцию звёздной массы, главную последовательность галактик и наблюдаемые металличности газа.

Ключевым результатом стало объяснение вспышечного режима звездообразования. Оказалось, что не-термальная физика (особенно космические лучи) приводит к повышенной изменчивости темпа рождения звёзд как на длительных (более 50 млн лет), так и на коротких (менее 10 млн лет) временных масштабах. Кроме того, давление космических лучей в межзвёздной среде со временем меняет характер истечений газа — от высоких к низким факторам выноса массы.

Авторы подчёркивают, что простые модели с усиленным тепловым откликом от вспышек сверхновых не способны уловить эволюцию самых первых галактик. Такие модели либо производят избыток звёздной массы, либо создают слишком сильные взрывные истечения, что расходится с наблюдениями.

Результаты проекта Azahar показывают, что не-термальная физика необходима для построения надёжной теоретической основы интерпретации популяций галактик, которые сейчас открывает телескоп James Webb. Эти данные помогут лучше понять, как происходило формирование первых структур во Вселенной.