Визуализация ранней галактики и окружающей её газовой среды, выполненная художником. Оранжевые структуры представляют собой газ, обогащенный металлами и выбрасываемый из галактики, иллюстрируя, как молодые галактики начали рассеивать тяжелые элементы в окружающую среду в течение первых 500 миллионов лет существования Вселенной. Визуализация основана на общедоступных данных космологического моделирования FIRE-2 и не является прямым изображением, полученным с помощью телескопа.
Юнда Чжу
Первые галактики Вселенной оказались не такими чистыми и простыми, как долго считали астрономы. Согласно исследованию, опубликованному 24 сентября в Nature Astronomy, учёные с помощью космического телескопа имени Джеймса Уэбба (JWST) выяснили: галактики, существовавшие всего через 500 миллионов лет после Большого взрыва, уже рассеивали тяжёлые элементы — кислород, углерод и кремний — в окружающий космос.
Открытие, возглавленное постдокторантомУниверситета Аризоны Юндой Чжу, ставит под сомнение фундаментальное предположение астрофизики: что газ вокруг самых ранних галактик оставался в основном первозданным, состоящим почти исключительно из водорода и гелия.
Тяжёлые элементы на заре Вселенной
Чжу идентифицировал три галактики с красными смещениями от 7,2 до 9,3, свет которых шёл к Земле более 13 миллиардов лет. Используя почти 30 часов инфракрасной спектроскопии JWST в рамках программы SPURS, команда обнаружила в каждой галактике линии поглощения металлов с синим смещением. Это указывает на то, что газ, насыщенный тяжёлыми элементами, вытекал наружу, в межгалактическое пространство.
«Мы наблюдали, что тяжёлые элементы покидали галактики очень, очень рано в космической истории, — сказал Чжу. — Галактики не только производили эти элементы, но и рассеивали их, возможно, засевая ими другие галактики».
Химические «подписи» этих галактик были близки к тем, что наблюдаются у гораздо более эволюционировавших галактик спустя миллиарды лет. Это доказывает, что процесс барионного цикла — обмена веществом между галактиками и их окружением — уже шёл на заре Вселенной. Открытие также может объяснить, почему теоретически предсказанное первое поколение звёзд, известное как звёзды населения III, до сих пор так трудно обнаружить: если тяжёлые элементы распространялись так рано, по-настоящему первозданный газ мог не просуществовать достаточно долго, чтобы оставить наблюдаемый след.
Слабые звёздные ветры добавляют ещё один фрагмент пазла
Отдельное, но связанное с этим исследование,опубликованное в The Astrophysical Journal Supplement Series, даёт ещё одну подсказку к загадочному поведению ранних галактик, наблюдаемых JWST.Команда под руководством Университета Юты с помощью телескопа «Хаббл»исследовала 29 массивных звёзд O-типа в шести близлежащих бедных металлами карликовых галактиках в рамках программы TEMPOS.
Исследователи обнаружили, что при содержании тяжёлых элементов ниже примерно одной десятой солнечного звёздные ветры ослабевали гораздо резче, чем предсказывали существующие модели. «Наблюдается некий плавный тренд, а затем внезапно у звёзд с самой низкой металличностью скорость ветра резко падает, — сказала Грейс Телфорд, ведущий автор исследования. — Это неожиданное открытие, которое вносит вклад в общую картину».
Если самые ранние массивные звёзды сохраняли больше массы из-за более слабых ветров, последствия отразились бы на всей эволюции галактик — потенциально изменив то, как умирали эти звёзды, сколько энергии они высвобождали и как формировали газ, доступный для будущего звездообразования.
Переписывая историю космической эволюции
Вместе оба исследования рисуют картину ранней Вселенной, которая была химически активнее и динамичнее, чем предполагали стандартные модели. Открытие JWST демонстрирует, что галактики уже обогащали своё окружение в пределах нескольких сотен миллионов лет после Большого взрыва, а результаты TEMPOS указывают, что звёзды, питавшие эти галактики, могли вести себя совсем не так, как астрономы предполагали ранее. Обе команды планируют дальнейшие наблюдения для уточнения своих выводов: исследователи TEMPOS уже объединяют данные «Хаббла» и обсерватории Кека для более детального моделирования звёзд.
Комментариев нет:
Отправить комментарий