Телескоп Джеймса Уэбба только что представил важные данные о младенчестве космоса. Речь идет о «космических фабриках», которые наполняли раннюю Вселенную звездной пылью. Эта пыль стала исходным материалом для всего, что мы видим сегодня: новых звезд, крупных галактик и нас самих.
Но давайте будем реалистами: напрямую наблюдать эти древние галактики крайне сложно. Уэбб действительно мощный инструмент, он видит их. Однако получить подробные детали по-прежнему остается сложной задачей.
Поэтому команда, стоящая за этим открытием, поступила, как и умные ученые обычно делают в таких случаях: они нашли обходной путь.
Вместо того чтобы искать иголку в стоге сена в глубинах космоса, они посмотрели ближе к дому. Они изучили Секстанс А (Sextans A) — галактику-карлик, расположенную всего в 4,6 миллиона световых лет от нас. Она современна, близка и «одета» в химические свойства, характерные для первых галактик Вселенной, словно костюм по последней моде.
«Прямое изучение галактик, населявших раннюю Вселенную, по-прежнему очень затруднено, — объяснил лидер команды Клаудио Гаветти из ИНАФ. — Наблюдение за ближайшей галактикой, такой как Секстанс А, предлагает нам драгоценную возможность».
Почему важна Секстанс А
Давайте вернемся назад. Ранняя Вселенная была химически «скучной». В основном водород и немного гелия. И лишь крошечная щепотка более тяжелых элементов. Астрономы называют их «металлами».
Первые звезды — звезды популяции III — родились из этой однообразной смеси. Они были бедны металлами, но не бездействовали. Они синтезировали водород и гелий, создавая тяжелые элементы. Когда эти звезды умирали, они взрывались, рассеивая металлы по межзвездной среде.
Следующее поколение: звезды популяции II. Эти объекты унаследовали накопленное богатство, в их составе уже присутствовали металлы. Наше Солнце — это звезда популяции I, еще более богатая металлами. Но не все галактики успели «получить информацию». Карликовые галактики, такие как Секстанс А, остались бедными. В Секстанс А содержится лишь от 1% до 7% металлов, найденных в Солнце.
Это настоящая капсула времени. Прокси-объект для тех бедных металлами галактик, которые формировали нашу Вселенную.
Раскрытие тайн пылевых фабрик
Гаветти и его коллеги направили инструменты NIRCam и MIRI телескопа Уэбба на Секстанс А. Получены высокодетализированные наблюдения. Команда картировала все звездное население, уделяя особое внимание определенной фазе жизненного цикла звезды — асимптотической ветви гигантов.
Вот как это работает. Звезды, массивнее Солнца, истощают гелиевое ядро. У них формируется инертное углеродное сердце. Термоядерный синтез продолжается в оболочках снаружи, чередуя слои горения гелия и водорода.
Звезда раздувается. Ее яркость резко возрастает — примерно в тысячу раз.
Что же обнаружили ученые?
Примерно 90% этих асимптотических красных гигантов не имели пылевых оболочек. Они были голыми. Но около 20 из них были скрыты в толстых пылевых чехлах. Вот они и были настоящими фабриками.
Они образовались от 2 до 3 миллиардов лет назад, происходя от звезд, масса которых в 1,5 раза превышала солнечную.
Более широкая картина
Речь идет не только о Секстанс А. Речь идет о преемственности поколений. Это исследование проливает свет на то, какие звезды ранней Вселенной, вероятно, посеяли пылевые облака, обогатившие будущие звезды.
Мы собираем по кусочкам картину того, как эволюционировала Вселенная, превращаясь из унылой водородной смеси в структурированную, богатую металлами космическую среду, в которой мы живем сегодня.
Уровень детализации, который ранее был невозможен, теперь для астрономов — как обычный вторник.
Однако вопросы остаются открытыми. Сколько других «Секстансов А» скрываются во тьме? Повезло ли Вселенной именно с этой конкретной карликовой галактикой, которая служит для нас зеркалом? Возможно, мы никогда не узнаем наверняка. Но у нас есть начало.
