Астрономи за допомогою космічного телескопа «Джеймс Вебб» (JWST) здійснили унікальне відкриття – знайдено галактику AMORE6, у якій практично відсутні важкі хімічні елементи. Це відкриття підтверджує ключові положення теорії Великого вибуху, згідно з якою у перші миті існування Всесвіту з’явилися лише найлегші елементи: водень, гелій і незначні кількості літію. Більш важкі елементи виникли значно пізніше, коли перше покоління зірок, зване зірковим населенням III, здійснило нуклеосинтез у своїх надрах.
Про це розповідає ProIT
Роль зіркового населення III та космічного телескопа
Зіркове населення III – це перші зорі, що майже повністю складалися з первинних елементів. Вони були практично позбавлені важких елементів, або ж містили їх у мізерних кількостях. Оскільки зірки формуються у галактиках, мали б існувати й галактики, що складаються виключно з таких зір. Питання про існування галактик із нульовою металевістю довгий час залишалося відкритим для астрофізиків. Теоретичні моделі передбачали, що деякі ранні галактики, які спостерігаються при великих червоних зміщеннях, повинні взагалі не містити важких елементів.
Завдяки JWST вже було ідентифіковано масивні та добре організовані галактики, які виникли набагато раніше, ніж вважалося раніше. Це змусило науковців переглянути уявлення про темпи формування і еволюції галактик. Проте навіть із такими можливостями JWST залишалося складно ідентифікувати галактики з нульовою металевістю, адже в жодній з уже досліджених не було зафіксовано повної відсутності важких елементів.
Дослідження AMORE6: новий погляд на ранній Всесвіт
Важливим індикатором для пошуку таких галактик є кисень. Космологічні моделі стверджують, що перші галактики складалися лише з водню та гелію, не містячи кисню та інших важких елементів. Астрономи для визначення цього використовують емісійну лінію двічі іонізованого кисню (O III), яка демонструє процес активного формування зірок у галактиці та особливо ефективна для дослідження далеких об’єктів із великим червоним зсувом.
У простих за будовою галактиках сильна емісія O III може свідчити про дуже низьку металевість. Слабкіші сигнали вказують на те, що галактики формувалися за умов, відмінних від сучасних. Досі не було переконливих прикладів таких систем. Проте нове дослідження, проведене під керівництвом Такахіро Морішити з Центру обробки та аналізу інфрачервоних даних Каліфорнійського технологічного інституту (IPAC), вказує на ймовірне виявлення однієї з перших галактик, майже позбавленої важких елементів.
“Існування галактик, що не містять таких елементів, як кисень, утворених зірками після нуклеосинтезу в епоху Великого вибуху, є ключовим передбаченням космологічної моделі. Однак досі не виявлено жодної чистої галактики населення ІІІ з “нульовою металевістю””, — зазначають автори дослідження.
Команда Морішити виявила галактику AMORE6 із червоним зсувом z = 5,725. Це означає, що світло від неї вирушило до нас, коли Всесвіту було лише близько 900 мільйонів – 1 мільярда років. Виявлення стало можливим завдяки гравітаційному лінзуванню. Телескоп зафіксував емісію Hβ (характерну для атомарного водню), але не зафіксував сигналу кисню.
Автори дослідження пояснюють:
“Відсутність O III відразу ж вказує на те, що AMORE6 містить дуже низьку металевість, майже первозданну, міжзоряне середовище”.
Галактика AMORE6 також вирізняється малою масою та надзвичайно компактною структурою. Особливістю цього відкриття є те, що подібний об’єкт – приклад первозданного середовища з низьким вмістом важких елементів – був виявлений майже через мільярд років після Великого вибуху. Це ставить нові питання перед науковою спільнотою щодо механізмів формування галактик у ранньому Всесвіті.
Результати аналізу були оприлюднені на сервері препринтів arXiv.