Galaksi awal menyebarkan unsur berat, tetapi angin bintangnya mungkin lebih lemah

Dua pemerhatian baharu menguji bahagian berbeza dalam gambaran kita tentang galaksi awal. Program SPURS menggunakan Teleskop Angkasa James Webb (JWST) menemui tanda gas yang mengandungi unsur berat bergerak keluar dari tiga galaksi jauh. Tinjauan TEMPOS menggunakan Hubble pula mendapati angin daripada bintang besar di galaksi berhampiran yang miskin unsur berat mungkin lebih lemah daripada jangkaan. Bintang berhampiran itu ialah bahan perbandingan untuk mengkaji keadaan alam semesta awal, bukan bintang awal yang diperhatikan secara langsung.45

Bagaimana JWST mengesan gas yang bergerak keluar?

Dalam tiga galaksi SPURS pada anjakan merah 7.2–9.3, cahaya ultraungu menunjukkan penyerapan oleh unsur berat dalam beberapa keadaan pengionan. Ciri penyerapan itu beranjak ke arah biru berbanding kedudukan galaksinya, selaras dengan gas yang bergerak keluar ke arah pemerhati. Ini bukti aliran keluar pada zaman awal, tetapi ukuran penyerapan sahaja tidak memberitahu sejauh mana gas tersebut akhirnya bergerak atau sama ada ia terlepas ke ruang antara galaksi.

Perbezaan itu penting dalam pencarian bintang Populasi III—bintang yang terbentuk daripada gas yang hampir tiada unsur berat. Jika aliran keluar awal sampai ke kawasan pembentukan bintang yang berdekatan, kawasan itu mungkin tidak lagi mempunyai gas yang benar-benar asli. Namun, pengesanan SPURS tidak bermakna semua kawasan sudah diperkaya dengan unsur berat; kantung gas tanpa unsur berat masih boleh wujud di tempat lain.13

Mengapa angin bintang TEMPOS mengejutkan?

TEMPOS meneliti cahaya ultraungu daripada 29 bintang besar dalam enam galaksi kerdil berhampiran yang miskin unsur berat. Tinjauan itu melaporkan angin bintang yang lebih lemah daripada jangkaan. Bagi bintang dengan kelimpahan unsur berat di bawah kira-kira satu persepuluh daripada nilai Matahari, kekuatan angin mungkin tidak mengikut sambungan lancar corak yang diperhatikan pada kelimpahan lebih tinggi. Petunjuk ini masih sementara, bukan hukum baharu yang telah dipastikan.4510

Secara fiziknya, ion unsur berat membantu memindahkan momentum cahaya kepada atmosfera bintang besar lalu mendorong gas keluar. Jika anginnya kurang berkesan, bintang boleh kehilangan kurang jisim sepanjang hayatnya.3 Namun, hasil kajian tidak semuanya sependapat: analisis terdahulu terhadap 11 bintang jenis O berkandungan unsur berat rendah juga menemui angin yang sangat lemah, tetapi hasilnya masih selaras dengan corak ramalan apabila corak itu dilanjutkan ke kelimpahan yang lebih rendah. Perbandingan sampel dan kaedah pemodelan masih diperlukan.15

Apa yang mungkin berubah dalam model galaksi awal?

Jika corak TEMPOS disahkan pada lebih banyak bintang, bintang besar mungkin mengekalkan lebih banyak jisim sebelum mati. Model perlu menilai semula ramalan tentang letupan dan sisa padat yang ditinggalkan, serta jumlah tenaga dan bahan yang dipulangkan kepada gas untuk pembentukan bintang seterusnya.34 TEMPOS tidak memerhatikan kematian bintang-bintang itu, manakala SPURS tidak mengenal pasti proses yang melancarkan aliran keluar galaksinya. Aliran keluar pada skala galaksi dan angin daripada sebuah bintang bukan ukuran yang sama.

Pemerhatian spektrum dan pemodelan susulan boleh menguji sama ada corak angin lemah itu berterusan dan bagaimana kelimpahan unsur berat mempengaruhinya. Pemerhatian JWST yang lebih mendalam terhadap calon berkandungan unsur berat sangat rendah pula boleh menguji tafsiran berkaitan bintang Populasi III, sementara ukuran lanjut gas galaksi awal dapat menjelaskan ke mana unsur berat yang dikesan akhirnya pergi.51013