Ранние звезды оставили свои химические отпечатки в галактике 13 млрд лет назад

Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы первых звезд Вселенной в галактике возрастом 13 млрд лет

Международная группа астрономов обнаружила в далекой галактике химические элементы, которые образовались при взрывах самых ранних звезд Вселенной. Речь идет о JADES-GS-z14−0 — она уже существовала спустя 290 млн лет после Большого взрыва. С помощью анализа спектра удалось показать присутствие углерода, кислорода и неона в пропорциях, характерных для материала, выброшенного массивными светилами первого поколения.

Масса объекта составляет около 500 млн с. м. При этом новые звезды формируются со скоростью 20 с. м. в год — весьма интенсивный темп для столь юной Вселенной. Красное смещение достигает 14,32, что делает JADES-GS-z14−0 одной из самых удаленных галактик, когда-либо изученных детально. Содержание тяжелых элементов в ее газе примерно в 10 раз ниже солнечного, однако соотношение углерода к кислороду заметно превышает современные значения.

Данные получены с помощью спектрографа NIRSpec на борту космического телескопа James Webb. Прибор работает в ближнем инфракрасном диапазоне и раскладывает свет на составляющие длины волн с высоким разрешением. Наблюдения проводились в рамках программы JADES, специально нацеленной на изучение формирования первых галактик. Время экспозиции превысило 28 ч. — только так удалось зафиксировать слабые спектральные линии химических элементов.

Самые первые звезды состояли исключительно из водорода и гелия, поскольку других элементов во Вселенной попросту не существовало. Завершая жизнь взрывами сверхновых, эти массивные объекты обогащали окружающее пространство углеродом, кислородом и другими элементами, синтезированными в их недрах. Следующие поколения светил уже формировались из обогащенного материала, постепенно увеличивая химическое разнообразие космоса.

Обнаруженный состав указывает на то, что в JADES-GS-z14−0 успело смениться как минимум одно поколение звезд, хотя Вселенной было меньше 300 млн лет. Это означает, что процессы звездообразования и химической эволюции шли гораздо быстрее, чем предполагалось ранее. Результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy и заставляют пересмотреть представления о темпах формирования первых галактик.

Считалось, что за 290 млн лет после Большого взрыва Вселенная просто не успевает «приготовить» достаточно тяжелых элементов и собрать из них полноценную галактику с несколькими поколениями звезд. Природа оказалась куда торопливее, чем мы думали — и это означает, что наши модели ранней Вселенной придется серьезно пересматривать.

Ранее мы писали о том, как астрономы раскрыли тайну редкой планетной системы.