|
Что мы знаем о первых галактиках
|
|
|
|
Астрономы обнаружили углерод в галактике всего через 350 миллионов лет после Большого взрыва, что является самым ранним обнаружением любого элемента во Вселенной, кроме водорода. Используя космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), международная группа астрономов под руководством Кембриджского университета наблюдала за очень молодой галактикой в ранней Вселенной и обнаружила, что она содержит удивительное количество углерода, одного из зародышей жизни в том виде, в каком мы ее знаем. В астрономии элементы тяжелее водорода или гелия классифицируются как металлы. В самом начале Вселенная почти полностью состояла из водорода, простейшего из элементов, с небольшим количеством гелия и крошечным количеством лития. Все остальные элементы, из которых состоит Вселенная, которую мы наблюдаем сегодня, сформировались внутри звезды. Когда звезды взрываются как сверхновые, элементы, которые они производят, распространяются по галактике, в которой они находятся, образуя звезды следующего поколения.
|
|
|
|
С каждым новым поколением звезд и "звездной пыли" образуется все больше металлов, и по прошествии миллиардов лет Вселенная эволюционирует до такой степени, что может поддерживать существование таких скалистых планет, как Земля, и жизни, подобной нашей. Возможность проследить происхождение и эволюцию металлов поможет нам понять, как мы прошли путь от вселенной, состоящей почти полностью всего из двух химических элементов, до невероятной сложности, которую мы наблюдаем сегодня. "Самые первые звезды - это святой грааль химической эволюции", - сказал ведущий автор исследования доктор Франческо Д'Юдженио из Института космологии Кавли в Кембридже. "Поскольку они состоят только из первичных элементов, их поведение сильно отличается от поведения современных звезд. Изучая, как и когда внутри звезд образовались первые металлы, мы можем установить временные рамки для самых ранних шагов на пути, который привел к возникновению жизни". Углерод является фундаментальным элементом эволюции Вселенной, поскольку он может образовывать пылинки, которые, слипаясь, в конечном итоге образуют первые планетезимали и самые ранние планеты. Углерод также играет ключевую роль в формировании жизни на Земле.
|
|
|
"Более ранние исследования показали, что углерод начал образовываться в больших количествах относительно поздно — примерно через миллиард лет после Большого взрыва", - сказал соавтор исследования профессор Роберто Майолино, также из Института Кавли. "Но мы обнаружили, что углерод образовался гораздо раньше — возможно, это даже самый древний металл из всех". Команда использовала JWST для наблюдения за очень далекой галактикой — одной из самых удаленных из когда—либо наблюдавшихся галактик - всего через 350 миллионов лет после Большого взрыва, более 13 миллиардов лет назад. Эта галактика компактна и имеет малую массу — примерно в 100 000 раз меньше массы Млечного Пути. "Когда мы наблюдаем за ней, это всего лишь зародыш галактики, но она может развиться во что-то довольно большое, размером примерно с Млечный Путь", - сказал Д'Юдженио. "Но для такой молодой галактики она довольно массивна".
|
|
|
|
Исследователи использовали спектрограф Уэбба в ближнем инфракрасном диапазоне (NIRSpec), чтобы разложить свет, исходящий от молодой галактики, на спектр цветов. Различные элементы оставляют различные химические отпечатки в спектре галактики, что позволяет команде определить ее химический состав. Анализ этого спектра показал уверенное обнаружение углерода и предварительное обнаружение кислорода и неона, хотя потребуются дальнейшие наблюдения, чтобы подтвердить присутствие этих других элементов. "Мы были удивлены, увидев углерод так рано во Вселенной, поскольку считалось, что самые ранние звезды производили гораздо больше кислорода, чем углерода", - сказал Майолино. "Мы думали, что углерод был обогащен гораздо позже, в результате совершенно других процессов, но тот факт, что он появляется так рано, говорит нам о том, что самые первые звезды, возможно, функционировали совсем по-другому".
|
|
|
|
Согласно некоторым моделям, когда самые ранние звезды взрывались как сверхновые, они, возможно, выделяли меньше энергии, чем первоначально ожидалось. В этом случае углерод, который находился во внешней оболочке звезд и был менее связан гравитацией, чем кислород, мог бы легче вырваться наружу и распространиться по всей галактике, в то время как большое количество кислорода упало обратно и коллапсировало в черную дыру. "Эти наблюдения говорят нам о том, что углерод мог быстро обогащаться в ранней Вселенной", - сказал Д'Юдженио. "И поскольку углерод является основой жизни в том виде, в каком мы ее знаем, не обязательно верно, что жизнь во Вселенной развилась намного позже. Возможно, жизнь возникла гораздо раньше, хотя, если где—то еще во Вселенной есть жизнь, она могла эволюционировать совсем иначе, чем здесь, на Земле".
|
|
|
|
Источник
|
