Изучение изображения, полученного JWST, привело к открытию галактики в ранней Вселенной примерно через миллиард лет после Большого взрыва, световая сигнатура которой приписывается ее туманному газу, затмевающему ее звезды. Теперь галактика называется GS-NDG-9422, она химически сложна и не имеет звезд населения III. Аналогично, самая далекая галактика JADES-GS-z14-0, образовавшаяся в ранней Вселенной примерно через 290 миллионов лет после Большого взрыва, как было обнаружено, содержит металлы. Согласно современным представлениям, первое поколение звезд ранней Вселенной должно быть звездами населения III с нулевой металличностью. В астрономии любой элемент тяжелее гелия считается металлом. Химические неметаллы, такие как кислород, азот и т. д., являются металлами в космологическом контексте. Звезды обогащаются металлами в каждом поколении после события сверхновой.
Используя изображение, полученное с помощью инструмента NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), исследователи идентифицировали уникальную галактику из ранней Вселенной на красном смещении Z= 5.943, что соответствует примерно одному миллиарду лет после Большого взрыва. Эта галактика, которая теперь называется GS-NDG-9422, может быть недостающим звеном фазы галактической эволюции между первыми звездами Вселенной и устоявшимися галактиками.
Слабое точечное изображение галактики GS-NDG-9422 имеет уникальную световую сигнатуру. Источником света, видимого на изображении, является горячий газ галактики. Свет исходил не от ее звезд.
В отличие от массивных звезд в нашей локальной вселенной, температура которых составляет около 40,000 50,000–9422 12.8 °C, звезды в галактике GS-NDG-80,000 чрезвычайно горячие. Возможно, эта галактика находилась в стадии звездообразования внутри плотной газовой туманности, производящей большое количество массивных горячих звезд, когда свет покинул эту галактику около XNUMX млрд лет назад, чтобы достичь JWST сейчас. Наблюдение соответствует компьютерной модели, согласно которой постоянная бомбардировка туманного газа фотонами горячих звезд нагревала туманный газ до более чем XNUMX XNUMX °C, что позволило ему светить ярче в ближнем инфракрасном свете, чем звезды.
Галактика, в которой доминирует небулярный свет (а не звездный), соответствует окружению первого поколения звезд ранней Вселенной. Звезды в таких галактиках являются звездами Pop. III с нулевой металличностью. Однако, как ни удивительно, галактика GS-NDG-9422 не имеет звезд Population III. Данные JWST показывают, что GS-NDG-9422 химически сложна.
Случай самой далекой галактики JADES-GS-z14-0, образовавшейся в ранней Вселенной примерно через 290 миллионов лет после Большого взрыва, еще более озадачивает. Звезды в этой галактике должны быть звездами Pop. III с нулевой металличностью, однако изучение инфракрасных свойств галактики JADES-GS-z14-0 показывает наличие кислорода, что означает обогащение металлами, подразумевающее, что поколения звезд должны были уже завершить свои жизненные циклы.
Первые звезды во Вселенной имеют нулевой или чрезвычайно низкий уровень содержания металлов. Их называют звездами Pop III (или звездами Population III). Звезды с низким содержанием металлов называются звездами Pop II. Молодые звезды имеют высокое содержание металлов и называются «звездами Pop I» или солнечными металлическими звездами. При относительно высокой металличности 1.4% Солнце является недавней звездой. В астрономии любой элемент тяжелее гелия считается металлом. Химические неметаллы, такие как кислород, азот и т. д., являются металлами в космологическом контексте. Звезды обогащаются металлами в каждом поколении после вспышки сверхновой. Увеличение содержания металлов в звездах указывает на более молодой возраст.
Ссылки:
- Кэмерон А.Дж., и др. 2024. Галактики с доминированием туманностей: взгляд на начальную функцию массы звезд при высоком красном смещении. Опубликовано: 21 июня 2024 г. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, том 534, выпуск 1, октябрь 2024 г., страницы 523–543, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stae1547
- Новости НАСА – В Odd Galaxy, Уэбб из НАСА находит потенциальное недостающее звено к первым звездам. Доступно на https://science.nasa.gov/missions/webb/in-odd-galaxy-nasas-webb-finds-potential-missing-link-to-first-stars/
- Прасад У., 2024. Ранняя Вселенная: самая далекая галактика «JADES-GS-z14-0» бросает вызов моделям формирования галактик. Scientific European. Опубликовано 12 августа 2024 г. Доступно на https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/early-universe-the-most-distant-galaxy-jades-gs-z14-0-challenges-galaxy-formation-models/
