Телескоп «Джеймс Уэбб» раскрыл тайны химического обогащения галактик: подтверждена 20-летняя модель

JWST раскрыл присутствие редких элементов в молодых галактиках

Возможность заглянуть назад во времени — одна из «суперспособностей» в арсенале астрономов. Благодаря тому, что звёздному свету требуется время, чтобы достичь нас, учёные могут наблюдать историю Вселенной, изучая свет далёких галактик. Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) позволяет астрономам подробно изучать формирование и эволюцию галактик, подтверждая давние модели.

Одна из таких моделей касается химического обогащения галактик. В ранней Вселенной преобладали водород и гелий, поэтому первые звёзды были массивными и не имели планет. Они быстро умирали, выбрасывая более тяжёлые элементы, из которых могли образоваться более сложные звёзды и первые планеты. Каждое поколение звёзд добавляет больше элементов в смесь, но какие звёзды играют наибольшую роль в этом процессе?

Изображение гигантской спиральной галактики NGC 628, полученное телескопом JWST. Источник: NASA / ESA / CSA / Judy Schmidt

Одна модель утверждает, что это самые массивные звёзды, которые взрываются как сверхновые, выбрасывая обогащённые внешние слои в космос. Однако около 20 лет назад была предложена другая модель, согласно которой более мелкие, похожие на Солнце звёзды асимптотической ветви гигантов (AGB), играют большую роль в химическом обогащении галактик. Хотя каждая звезда AGB может выбрасывать меньше материала в межзвёздное пространство, они гораздо более распространены, чем гигантские звёзды.

Проверить модель AGB по сравнению с моделью гигантской звезды было сложно, поскольку наблюдать звёзды AGB в далёких галактиках гораздо труднее, чем сверхновые. Однако благодаря JWST учёные смогли проверить модель AGB.

В исследовании, опубликованном в Nature Astronomy, учёные использовали камеру NIRSpec для захвата инфракрасных спектров с высоким разрешением трёх молодых галактик. Они обнаружили сильное присутствие полос углерода и кислорода, что является обычным для остатков AGB, а также присутствие более редких элементов, таких как ванадий и цирконий. Это указывает на тип звезды AGB, известный как термически пульсирующие AGB, или TP-AGB.

«Мы обнаружили, что TP-AGB особенно эффективны в обогащении галактик, что подтверждает 20-летнюю модель. Это исследование демонстрирует, как JWST позволяет нам тестировать давние модели формирования и эволюции галактик с беспрецедентной точностью», — говорит один из авторов исследования.