Уэбб подтверждает давнюю модель галактики

Возможно, величайшим инструментом астрономов является возможность заглянуть назад во времени. Поскольку звездному свету требуется время, чтобы достичь нас, астрономы могут наблюдать историю космоса, улавливая свет далеких галактик. Вот почему обсерватории, такие как космический телескоп Джеймс Уэбб (JWST), так полезны. С его помощью мы можем подробно изучать, как формировались и развивались галактики. Сейчас мы находимся в точке, где наши наблюдения позволяют нам подтверждать давние галактические модели, как показывает недавнее исследование.

Эта конкретная модель касается того, как галактики становятся химически обогащенными. В ранней Вселенной в основном были только водород и гелий, поэтому первые звезды были массивными существами без планет. Они быстро умирали и извергали более тяжелые элементы, из которых могли образоваться более сложные звезды и планеты. Каждое поколение добавляет больше элементов в смесь. Но поскольку галактика взращивает зверинец звезд от голубых сверхгигантов до красных карликов, какие звезды играют наибольшую роль в химическом обогащении?

Одна модель утверждает, что это самые массивные звезды. Это имеет смысл, поскольку гигантские звезды взрываются как сверхновые, когда умирают. Они выбрасывают свои обогащенные внешние слои глубоко в космос, позволяя материалу смешиваться в больших молекулярных облаках, из которых могут образовываться новые звезды. Но около 20 лет назад другая модель утверждала, что более мелкие, более солнечные звезды играют большую роль.

Такие звезды, как Солнце, не умирают в мощных взрывах. Через миллиарды лет Солнце раздуется до красного гиганта. В отчаянной попытке продолжить гореть ядро звезды, похожей на Солнце, значительно нагревается, чтобы расплавить гелий, а ее диффузные внешние слои раздуваются. На диаграмме Герцшпрунга-Рассела они известны как звезды асимптотической ветви гигантов (AGB). Хотя каждая звезда AGB может выбрасывать меньше материала в межзвездное пространство, они встречаются гораздо чаще, чем гигантские звезды. Таким образом, утверждает модель, звезды AGB играют большую роль в обогащении галактик.

Обе модели имеют свои сильные стороны, но доказать модель AGB по сравнению с моделью гигантской звезды будет сложно. Легко наблюдать сверхновые в галактиках в миллиардах световых лет от нас. Не так просто со звездами AGB. Благодаря JWST мы теперь можем проверить модель AGB.

Используя JWST, исследование рассмотрело спектры трех молодых галактик. Поскольку камера NIRSpec телескопа Webb может захватывать инфракрасные спектры с высоким разрешением, команда смогла увидеть не только присутствие определенных элементов, но и их относительное обилие. Они обнаружили сильное присутствие полос углерода и кислорода, что является обычным для остатков AGB, но также присутствие более редких элементов, таких как ванадий и цирконий. В целом это указывает на тип звезды AGB, известный как термически пульсирующие AGB, или TP-AGB.

Многие красные гигантские звезды вступают в фазу пульсации в конце своей жизни. Горячее ядро раздувает внешние слои, все немного остывает, а гравитация немного сжимает звезду, что нагревает ядро, и весь процесс начинается заново. Это исследование показывает, что TP-AGB особенно эффективны в обогащении галактик, тем самым подтверждая 20-летнюю модель.