Телескоп «Джеймс Уэбб» нашёл звёзды которые производили космическую пыль в ранней Вселенной
Международная команда исследователей под руководством специалистов Национального института астрофизики Италии обнаружила звёзды, которые могли быть ответственны за производство космической пыли в условиях, напоминающих раннюю Вселенную. С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» учёные выяснили, что некоторые гигантские звёзды на поздних этапах эволюции способны производить значительные количества пыли даже в галактиках с крайне низким содержанием тяжёлых элементов.
Исследование было посвящено карликовой галактике Секстант A, расположенной на окраине Местной группы галактик. Содержание элементов тяжелее водорода и гелия в ней составляет всего от 1 до 7 % от уровня, наблюдаемого на Солнце. По химическому составу эта галактика напоминает первые галактики, сформировавшиеся после Большого взрыва, поэтому она представляет собой своеобразную природную лабораторию для изучения процессов, которые обогащали молодую Вселенную пылью и новыми химическими элементами.
Исследователи объединили изображения, полученные с помощью инструментов NIRCam и MIRI космического телескопа «Джеймс Уэбб», с теоретическими моделями звёздной эволюции. Это позволило восстановить полную популяцию звёзд, находящихся на асимптотической ветви гигантов — поздней стадии жизни звёзд с массой, сопоставимой с солнечной.
На этом этапе звёзды выбрасывают в окружающее пространство значительные количества газа и пыли. Именно поэтому такие объекты рассматриваются как потенциально важные источники вещества, участвующего в химическом обогащении галактик.
Космическая пыль состоит из мельчайших твёрдых частиц, содержащих такие элементы, как углерод, кремний и кислород. Хотя на неё приходится лишь небольшая часть вещества галактик, она играет важную роль в эволюции Вселенной: способствует охлаждению газовых облаков, из которых формируются новые звёзды, а также участвует в образовании планетных систем.
Проанализировав сотни эволюционировавших звёзд в галактике Секстант A, учёные обнаружили, что более 90 % из них практически не имеют окружающей пылевой оболочки. При этом небольшая группа примерно из 20 звёзд оказалась окружена плотными оболочками из пыли, что указывает на производство этого материала только при определённых условиях.
Анализ показал, что эти звёзды сформировались примерно 2–3 миллиарда лет назад. Их первоначальная масса составляла около 1,5 массы Солнца. Согласно выводам исследователей, именно такие звёзды являются основными источниками космической пыли в галактике Секстант A.
Наблюдать непосредственно галактики ранней Вселенной по-прежнему крайне сложно, несмотря на возможности телескопа «Джеймс Уэбб». Поэтому астрономы изучают близлежащие галактики, химический состав которых напоминает условия, существовавшие миллиарды лет назад.
Результаты наблюдений Секстанта A показывают, что даже в среде с крайне низким содержанием тяжёлых элементов некоторые звёзды способны эффективно производить космическую пыль. Это означает, что подобные звёзды могли играть важную роль в обогащении первых галактик веществом, необходимым для дальнейшего формирования новых поколений звёзд и планетных систем.
«Джеймс Уэбб» позволяет нам с беспрецедентной детализацией наблюдать среды, которые ещё несколько лет назад были недоступны для изучения. Ценность этих данных заключается не только в получаемых изображениях, но и в возможности сопоставлять их с теоретическими моделями и проверять, насколько точно они описывают эволюцию звёзд», — отметила соавтор исследования, сотрудница Национального института астрофизики Флавия Дель-Альи.
Понимание того, как формируется космическая пыль в средах с низким содержанием тяжёлых элементов, позволяет учёным лучше восстановить малоизученный этап эволюции Вселенной. Именно эта пыль на протяжении миллиардов лет участвовала в формировании новых звёзд и планетных систем, которые существуют сегодня.
Исследование в журнале The Astrophysical Journal.