В близлежащих карликовых галактиках удивительно мало кислорода

Фото из открытых источников

Кислород, жизненно важный почти для всей известной нам жизни, издавна ценился как индикатор химической эволюции космоса. Таким образом, он предоставляет практический способ отслеживания распределения тяжелых элементов — железа, углерода, никеля, магния и серы — реальных строительных блоков обитаемых планет, подобных нашей, — по всей галактике и за ее пределами.

В статье, опубликованной в The Astrophysical Journal, исследователи, используя телескоп Хаббл, изучили 37 близлежащих карликовых галактик — небольших галактик, содержащих от нескольких тысяч до сотен миллионов звезд, — и обнаружили, что большая часть кислорода, который они ожидали увидеть, отсутствует, сообщает НАСА.

«Впервые нам удалось измерить как количество кислорода, производимого звездами в маломассивных галактиках, которое остается в этих галактиках, так и количество кислорода, потерянного этими галактиками за время их существования», — сообщила соавтор исследования Грейс Телфорд из Университета Юты.

Результаты исследования показывают, что карликовые галактики способны удерживать лишь малую часть кислорода, производимого звёздами, сообщает НАСА.

Как отмечает НАСА, команда использовала данные космического телескопа «Хаббл», данные с выведенного из эксплуатации космического телескопа «Спитцер», а также данные с наземных телескопов Very Large Array и Australian Telescope Compact Array.

По словам Телфорд, большая часть кислорода образуется в результате коллапса ядра сверхновых, то есть взрывной гибели массивных звезд. Однако, как она отмечает, очень небольшая его часть также образуется в других типах сверхновых, возникающих в результате нестабильности или слияния остатков маломассивных звезд.

Кислород, являясь третьим по распространенности элементом в космосе, относительно легко обнаружить и измерить, а его образование хорошо изучено, что делает его надежным индикатором распределения химических элементов в галактике, сообщает НАСА.

Мы обнаружили, что обычно 15 процентов кислорода, производимого звездами в этих маломассивных галактиках, до сих пор находится внутри этих галактик: в основном в их газе, но небольшая часть также находится в звездах и пыли, — говорит Телфорд. Объяснение заключается в том, что энергетическое излучение от массивных звезд и их гибель в результате сверхновых со временем вытесняют богатый кислородом газ из галактик, — добавляет она.

Это означает, что недостающий кислород, вероятно, находится в газовых гало, окружающих галактики, то есть в окологалактической среде (CGM). Этот недостающий кислород, вероятно, также переместился еще дальше в межгалактическую среду.

Проект GLOW (Galaxies Losing Oxygen via Winds), совместно финансируемый НАСА и Национальным научным фондом, представляет собой масштабную работу по изучению того, как газ и тяжелые элементы перемещаются между маломассивными галактиками, их окологалактической средой и межгалактической средой.

Для этого необходимо объединить большой набор новых и архивных наблюдений маломассивных галактик, полученных с помощью наземных и космических телескопов, говорит Телфорд.

Предполагается, что большая часть кислорода, обнаруженного за пределами этих карликовых галактик, попала туда благодаря энергии массивных звезд и взрывов сверхновых.

По словам Телфорд, аналогичные измерения потери кислорода (и других тяжелых элементов) из галактик проводились для массивных галактик, таких как Млечный Путь. Но ожидается, что маломассивные галактики будут терять кислород легче из-за меньшей гравитации, и статья демонстрирует, что это действительно так, говорит она.

А что же наша собственная галактика Млечный Путь? В Млечном пути на каждые 2000 атомов водорода приходится примерно один атом кислорода, говорит Телфорд. В маломассивных галактиках, подобных тем, что изучаются в проекте GLOW, это значение ближе к одному атому кислорода на каждые 10 000–20 000 атомов водорода, добавляет она.

В ходе проекта GLOW было установлено, что маломассивные галактики теряют больше кислорода, чем предсказывают современные модели формирования галактик, что подразумевает, что у нас пока нет полного понимания того, как массивные звезды взаимодействуют со своими родительскими галактиками, говорит Телфорд.