|
Нашли необъяснимо много углеродной пыли в юных галактиках
|
|
|
|
Уэбб видит богатые углеродом частицы пыли в первый миллиард лет космического времени. Космический телескоп Джеймса Уэбба впервые наблюдал химическую сигнатуру богатых углеродом пылинок в ранней Вселенной. Подобные наблюдаемые сигнатуры наблюдались в гораздо более поздней Вселенной и были приписаны сложным молекулам на основе углерода, известным как полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Однако маловероятно, чтобы ПАУ образовались в течение первого миллиарда лет космического времени. Международная группа, в которую входят исследователи из Кембриджского университета, говорят, что Уэбб, возможно, наблюдал другой вид молекулы на основе углерода: возможно, мельчайшие графито- или алмазоподобные зерна, образовавшиеся от самых ранних звезд или сверхновых. Их результаты, которые предполагают, что младенческие галактики в ранней Вселенной развивались намного быстрее, чем предполагалось, опубликованы в журнале Nature.
|
|
|
|
Кажущиеся пустыми пространства в нашей Вселенной на самом деле часто вовсе не пусты, а заполнены облаками газа и космической пыли. Эта пыль состоит из крупинок разного размера и состава, которые образуются и выбрасываются в космос разными способами, в том числе в результате вспышек сверхновых. Этот материал имеет решающее значение для эволюции Вселенной, поскольку пылевые облака в конечном итоге формируют места рождения новых звезд и планет. Однако пыль поглощает звездный свет на определенных длинах волн, что затрудняет наблюдение за некоторыми участками космоса. Положительным моментом является то, что определенные молекулы будут постоянно поглощать или иным образом взаимодействовать с определенными длинами волн света. Это означает, что астрономы могут получить информацию о составе космической пыли, наблюдая за длинами волн света, которые она блокирует.
|
|
|
Команда астрономов под руководством Кембриджа использовала этот метод в сочетании с необычайной чувствительностью Уэбба, чтобы обнаружить присутствие богатых углеродом пылинок всего через миллиард лет после рождения Вселенной. «Пылинки, богатые углеродом, могут особенно эффективно поглощать ультрафиолетовый свет с длиной волны около 217,5 нанометров, который мы впервые наблюдаем непосредственно в спектрах очень ранних галактик», — сказал ведущий автор исследования доктор Джорис Уитсток из Кембриджского института космологии Кавли. Эта 217,5-нанометровая особенность ранее наблюдалась в гораздо более поздней и локальной Вселенной, в том числе в нашей собственной галактике Млечный Путь, и была приписана двум различным типам молекул на основе углерода: полициклическим ароматическим углеводородам (ПАУ) или наноразмерным молекулам. графитовые зерна.
|
|
|
|
Согласно большинству моделей, должно пройти несколько сотен миллионов лет, прежде чем ПАУ сформируются, поэтому было бы удивительно, если бы ученые наблюдали химическую сигнатуру молекул, которые еще не должны были образоваться. Однако, по словам исследователей, этот результат является самым ранним и самым отдаленным прямым признаком этой богатой углеродом пылинки. Ответ может заключаться в деталях наблюдаемого. Особенность, наблюдаемая командой, достигла максимума при длине волны 226,3 нанометра, а не на длине волны 217,5 нанометра, связанной с ПАУ и крошечными графитовыми зернами. Расхождение менее десяти нанометров может быть объяснено погрешностью измерения. В равной степени это может также указывать на разницу в составе смеси космической пыли ранней Вселенной, которую обнаружила команда.
|
|
|
|
«Это небольшое смещение длины волны в месте, где поглощение наиболее сильное, предполагает, что мы можем видеть другую смесь зерен, например, графитоподобных или алмазоподобных зерен», — сказал Уитсток, который также является научным сотрудником с докторской степенью в колледже Сиднея Сассекса. «Это также потенциально может быть произведено в короткие промежутки времени звездами Вольфа-Райе или материалом, выброшенным сверхновой». Ранее модели предполагали, что наноалмазы могут образовываться в материале, выброшенном сверхновыми; и огромные, горячие звезды Вольфа-Райе, которые живут быстро и умирают молодыми, дали бы достаточно времени, чтобы поколения звезд родились, жили и умерли, чтобы распределить богатые углеродом зерна в окружающей космической пыли менее чем за миллиард лет. Однако все еще сложно полностью объяснить эти результаты существующим пониманием раннего образования космической пыли. Эти результаты будут использованы при разработке улучшенных моделей и будущих наблюдений.
|
|
|
|
С появлением Уэбба астрономы теперь могут проводить подробные наблюдения за светом от отдельных карликовых галактик, наблюдаемых в первый миллиард лет космического времени. Уэбб, наконец, разрешает изучение происхождения космической пыли и ее роли на решающих первых стадиях эволюции галактик. «Это открытие стало возможным благодаря беспрецедентному повышению чувствительности в спектроскопии ближнего инфракрасного диапазона, предоставленной Webb, и особенно его спектрографу ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec)», — сказал соавтор профессор Роберто Майолино, работающий в Кавендишской лаборатории и Институте космологии Кавли. «Увеличение чувствительности, обеспечиваемое Уэббом, эквивалентно мгновенной модернизации 37-миллиметрового телескопа Галилея до 8-метрового Очень Большого Телескопа, одного из самых мощных современных оптических телескопов».
|
|
|
|
Команда планирует дальнейшее исследование данных и этого результата. «Мы планируем работать с теоретиками, которые моделируют образование и рост пыли в галактиках», — сказала соавтор Ирен Шивай из Аризонского университета/Центра астробиологии (CAB). «Это прольет свет на происхождение пыли и тяжелых элементов в ранней Вселенной». Эти наблюдения были сделаны в рамках расширенного глубокого внегалактического исследования JWST, или JADES. Эта программа способствовала открытию сотен галактик, существовавших, когда Вселенной было менее 600 миллионов лет, включая некоторые из самых далеких галактик, известных на сегодняшний день. «Я изучал галактики в течение первого миллиарда лет космического времени на протяжении всей своей карьеры, и мы никогда не ожидали найти такие четкие признаки космической пыли в таких далеких галактиках», — сказал соавтор доктор Ренске Смит из Ливерпульского университета Джона Мура. «Сверхглубокие данные JWST показывают нам, что частицы, состоящие из алмазоподобной пыли, могут образовываться в самых древних системах. Это полностью опровергает модели образования пыли и открывает совершенно новый способ изучения химического обогащения самой первые галактики».
|
|
|
|
Источник
|
