«Підліткові» галактики раннього Всесвіту містять важкі елементи

Чим глибше ми дивимося в космос, тим далі ми бачимо в часі. Світло, яке виходить від деяких молодших галактик нашого Всесвіту, має подорожувати мільярди років, щоб досягти нас, і його вловлюють наші інструменти, багаті інформацією з космічної зорі. І це світло не тільки може сказати нам, звідки ми прийшли, але й куди ми можемо прямувати.

Щоб зрозуміти еволюцію кількох із цих галактик раннього всесвіту, «підліткових» галактик, команда астрофізиків під керівництвом Північно-Західного університету проаналізувала дані космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST), який спостерігав за царствами, які сформувалися лише два-три. мільярди років після Великого вибуху.

Зокрема, команда проаналізувала результати дослідження Chemical Evolution Constrained using Ionized Lines in Interstellar Aurorae (CECILIA), щоб виявити, що ці галактики не тільки здаються гарячішими, ніж очікувалося, але вони також містять важкі елементи, як-от нікель.

Світло від 23 віддалених галактик, позначених червоними прямокутниками на зображенні космічного телескопа Хаббл у верхній частині, було об’єднано, щоб зафіксувати неймовірно слабке випромінювання від восьми різних елементів, які позначені в спектрі JWST внизу.

Дослідники зосередилися на 33 віддалених галактиках протягом безперервного 30-годинного періоду. Потім вони об’єднали довжини хвиль світла, зібрані з 23 із цих галактик, щоб створити повну картину того, що відбувається в цих структурах — ці спектри містять підказки щодо таких речей, як їхні середні температури та які елементи можуть ховатися всередині.

«Це змиває деталі окремих галактик, але дає нам краще уявлення про середню галактику. Це також дозволяє нам бачити тьмяніші елементи», — сказала Еллісон Стром, провідний автор дослідження та доцент кафедри фізики та астрономії Північно-Західного університету.

Зведене зображення галактик містило вісім ідентифікованих елементів: водень, гелій, азот, кисень, кремній, сірку, аргон і нікель. Хоча легші елементи очікувалися, присутність нікелю, який важчий за залізо в періодичній таблиці, стала дещо несподіванкою.

«Ніколи в моїх найсміливіших мріях я не міг уявити, що ми побачимо нікель», — сказав Стром.

Навіть у старих, сусідніх галактиках нікель рідко спостерігається — і це після кількох життєвих циклів зірок, що означає численні раунди наднових, і можливість для важчих елементів синтезуватись і поширюватися галактикою.

«Ніхто ніколи не говорить про спостереження за нікелем. Елементи повинні світитися в газі, щоб ми їх могли бачити. Отже, щоб ми могли бачити нікель, у зірках галактик може бути щось унікальне», — сказав Стром.

Стром вважає, що вищі температури, які спостерігаються в цих ранніх галактиках, можуть бути якимось чином пов’язані з їхнім цікавим хімічним складом: «Зрештою, той факт, що ми бачимо вищу характерну температуру, є лише ще одним проявом їх іншої хімічної ДНК, оскільки температура та хімічний склад газу в галактиках внутрішньо пов’язані».