Город, где фонари горят, но их свет не рассеивается туманом, а уходит в небо почти целиком. Так выглядит галактика U37126, которую астрономы разглядели в ранней Вселенной с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба. Свет от неё шёл до нас более 13 миллиардов лет.
В обычных галактиках вокруг молодых горячих звёзд много газа. Этот газ светится, когда звёзды его нагревают, и одновременно поглощает часть ультрафиолетового излучения. Но в U37126 астрономы не увидели ожидаемого свечения от газа. Зато сам звёздный свет был очень ярким и голубым. Это значит, что галактика почти лишена газового «тумана» — его выдуло наружу мощным излучением и ветром от массивных звёзд.
Такая «голая» галактика пропускает наружу более 86% своего ультрафиолетового света. Для сравнения, в типичных галактиках эта доля часто меньше 10%. Именно такой свет в ранней Вселенной разогревал и ионизовал межгалактический водород, делая космос прозрачным. Даже если подобных галактик было немного — всего несколько процентов от всех, — они могли дать половину или даже весь необходимый для этого свет.
Астрономы построили модель звёздного населения U37126. Получилось, что в галактике очень молодые и массивные звёзды, а темп звездообразования огромен: около 10 масс Солнца в год. При этом сама галактика крошечная, поэтому плотность звёзд и скорость их рождения на единицу площади — одни из самых высоких среди известных. Похоже, газ в центре галактики быстро превратился в звёзды, а затем мощное излучение вымело остатки газа наружу. Так и возник «голый» звёздный остров, чей свет беспрепятственно уходит в космос.
как её написали авторы, на английском arXiv:2602.02322
We present very deep (~11h) JWST/MIRI low-resolution spectroscopy of the rest-frame optical emission of U37126, a UV-bright (M_UV ~ -20), mildly lensed ($$\mu\simeq 2.2$$) galaxy at z=10.255. The continuum emission is well detected in both NIRSpec and MIRI spectra, yet no nebular recombination or metal emission lines are observed (EW(Hbeta+[OIII])<300A and EW(Halpha)<400A, at 3sigma). Combined with the exceptionally blue UV continuum slope, beta_UV ~ -2.9, and weak/flat Balmer break, these constraints indicate a stellar population dominated by very young and massive stars with a strongly suppressed nebular contribution. Comparisons with synthetic stellar population models indicate that U37126 requires both a very high ionizing photon production efficiency, log(Xi_ion / Hz erg^-1) ~ 25.75, and a nearly unit LyC escape fraction, of fesc>86% (3sigma) based on Halpha flux limit and fesc=0.94+/-0.06 derived independently from SED fitting. The best-fit SED yields a (de-lensed) stellar mass of Mstar ~ 10^7.8 Msun and a star-formation rate of SFR~10Msun/yr (sSFR~160 Gyr^-1), that along with its very compact size, reff~61pc, yields very high stellar mass and star-formation-rate surface densities, Sigma_M ~ 3x10^3 Msun/pc^2 and Sigma_SFR ~ 400 Msun/yr/kpc^2. Together with the lack of detectable nebular emission, these properties suggest that U37126 is undergoing an ``ISM-naked'' starburst phase, possibly driven by an extremely efficient gas-to-star conversion followed by strong feedback that has cleared the remaining gas from its stellar core, allowing most LyC photons to escape. Finally, we show that even a small fraction of galaxies like U37126 (~ 3%-6%), with extreme LyC production and escape, could contribute disproportionately (~ 50%-100%) to the ionizing photon budget during cosmic reionization.
Свет от U37126 шёл к нам 13,1 миллиарда лет — почти весь возраст Вселенной. Мы видим эту галактику такой, какой она была всего через 400 миллионов лет после Большого взрыва.