Webb vidí obohacený plyn, Hubble překvapivě slabé hvězdné větry

Mladé galaxie zjevně nezůstávaly dlouho chemicky nedotčené. V plynu tří galaxií, které pozorujeme ve stavu zhruba 520 až 650 milionů let po velkém třesku, našel vesmírný teleskop Jamese Webba mimo jiné uhlík, kyslík a křemík. Pozorování zároveň ukazují obohacený plyn pohybující se směrem ven. To znamená, že dřívější hvězdy už musely těžší prvky vytvořit a rozptýlit.

Jinou část skládačky zkoumá Hubbleův vesmírný teleskop. Jeho průzkum TEMPOS sestavil ultrafialová spektra 29 hmotných hvězd typu O v šesti blízkých trpasličích galaxiích chudých na těžší prvky. Tyto hvězdy slouží jako dostupné protějšky pro testování fyziky, kterou astronomové používají při modelování raných galaxií; nejde o přímé pozorování hvězd ve vzdálených galaxiích zachycených Webbem. 1610

Obohacování začalo brzy. Návrat plynu zatím prokázaný není

Přítomnost uhlíku, kyslíku a křemíku svědčí o tom, že galaxie už prošly předchozí tvorbou hvězd a chemickým obohacením. Plyn proudící do okolí zase naznačuje počátky koloběhu baryonové hmoty: galaxie přijímají plyn, vytvářejí z něj hvězdy a část materiálu vypouštějí zpět ven. Zjištěný odtok ovšem sám o sobě nedokazuje, že se vypuzený plyn později do galaxie vrátil.

Výsledek je důležitý i při hledání hvězd populace III — hypotetické první generace hvězd, které vznikaly bez těžších prvků. Plyn, v němž už takové prvky vidíme, není původní, chemicky neobohacený materiál. Případné chemické stopy prvních hvězd proto nelze zaměňovat za pozorování hvězd samotných. Přímé hledání bezkovových hvězd je v plynu zkoumaném těmito pozorováními méně nadějné; neznamená to, že je nelze najít nikde.

Hvězdný vítr není totéž co proudění z galaxie

První výsledky TEMPOS ukazují, že hvězdné větry mohou být v prostředích s nejnižším obsahem těžších prvků slabší, než se předpokládalo. Pod hranicí přibližně jedné desetiny sluneční metalicity — tedy obsahu prvků těžších než vodík a helium ve srovnání se Sluncem — může být pokles prudší, než by naznačovalo jednoduché prodloužení dosavadního trendu. Přesná hranice i velikost tohoto rozdílu však vyžadují další ověření. 161013

Hvězdný vítr je materiál unikající z jednotlivé hvězdy; Webbova pozorování se týkají proudění plynu v měřítku galaxie. Vítr hmotných hvězd je jedním ze způsobů, jimiž hvězdy ztrácejí hmotu a ovlivňují své okolí. Pokud je při velmi nízké metalicitě slabší, může to změnit předpovědi vývoje mladých galaxií. TEMPOS ale neprokazuje, co pohání odtoky pozorované Webbem. 13

Proč nemusí stačit změřit kyslík

Vítr poháněný zářením závisí na iontech těžších prvků v atmosféře hvězdy. TEMPOS zjistil rozdíly v absorpci spojované se železem, a tím zpochybnil jednoduchý postup, při němž se obsah kyslíku v plynu galaxie používá jako náhrada za chemické složení důležité pro její hvězdy. Také dřívější práce ukázala, že měření hvězdného složení založené na železe a měření kyslíku v plynu nemusejí ukazovat na stejný poměr prvků. 346

Pro modely raných galaxií z toho plyne praktický úkol: prověřovat nejisté předpoklady o hvězdných větrech při nízké metalicitě a sledovat poměry jednotlivých prvků, nejen jedno souhrnné číslo. Současně je třeba počítat s přísunem, odtokem a obohacováním plynu. Obě sady pozorování tak zpřesňují otázky, které si astronomové kladou nad složitými mladými galaxiemi pozorovanými Webbem — zatím však nedávají jedinou prokázanou odpověď. 1410