Ультрафиолетовый фон Вселенной расскажет о недостающих галактиках

Астрономы разработали способ изучения фонового ультрафиолетового излучения, который поможет разобраться с образованием систем галактик. В основе предложенной методики лежит исследование излучения возбужденных ультрафиолетом атомов водорода. Исследование европейских ученых опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Ультрафиолетовое излучение при взаимодействии с атомами водорода, которые составляют львиную долю газа во Вселенной, приводит к их ионизации: электрон, поглощая падающий свет, приобретает настолько большую энергию, что отделяется от ядра. Активные ядра галактик и массивные звезды являются мощными источниками подобного излучения. Когда оно попадает в межгалактическую среду, то оно вызывает ионизацию большей части атомов в ней и поддерживает температуру выше, чем у поверхности Солнца, а процесс роста галактик зависит в первую очередь именно от этого параметра.

Считается, что подобный процесс может быть причиной небольшого количества галактик-спутников Млечного Пути. Численное моделирование показывает, что таких объектов могло быть гораздо больше, но ультрафиолетовое излучение препятствует их образованию. В данной работе астрофизики исследовали излучение водорода в линии Hα (переход электрона с третьего энергетического уровня на второй, первая линия серии Бальмера) от видимой с ребра галактики UGC 7321. Они изучали поверхностную яркость этой линии в зависимости от расстояния от центра галактики и сопоставляли полученные оценки концентрации с вычисленными на основе радиолинии 21 см атомарного водорода. Добавив к этому расчеты переноса излучения, они получили оценку темпа фотоионизации. Результирующая величина оказалась в согласии с моделями УФ-фона, преимущественно создаваемого квазарами.

«УФ лучи возбуждают газ во Вселенной, заставляя его затем излучать красный свет, подобно тому как газ в флуоресцентной лампе возбуждается для свечения в видимом диапазоне, — поясняет ведущий автор Мишель Фумагалли из Интистута вычислительной космологии и Центра внегелактической астрономии Даремского университета. — Наше исследование демонстрирует возможность измерить и картографировать такое УФ-излучение, что позволит нам построить более точные модели образования галактик».