Webb ser metaller lämna unga galaxer – Hubble finner svaga stjärnvindar

Metaller rörde sig utåt från galaxer redan när universum var ungt. Samtidigt tyder en undersökning av närliggande galaxer på att deras mest metallfattiga massiva stjärnor kan ha svagare vindar än väntat. Det är två ledtrådar till hur de första galaxerna utvecklades – inte två mätningar av samma slags utflöde. De närliggande stjärnorna används som jämförelseobjekt, inte som direkta observationer av de första stjärnorna.45

Hur vet man att gasen rörde sig utåt?

I tre galaxer med rödförskjutningar på 7,2–9,3 har James Webb-teleskopets SPURS-observationer fångat ultraviolett ljus som absorberats av tunga grundämnen i flera jonisationstillstånd. Absorptionslinjerna är blåförskjutna i förhållande till galaxerna. Det stämmer med att metallhaltig gas rör sig utåt, mot oss längs siktlinjen.

Observationerna visar däremot inte hur långt gasen färdades eller om den lämnade galaxernas omgivningar och nådde rymden mellan galaxerna. Den skillnaden är viktig för sökandet efter Population III-stjärnor: stjärnor som skulle bildas ur i stort sett helt metallfri gas. Om utflödena nådde närliggande områden där stjärnor bildas kan sådana orörda miljöer ha blivit färre där. Fynden utesluter inte att metallfri gas fanns kvar på andra håll.13

Varför kan svaga stjärnvindar spela roll?

Hubbles TEMPOS-undersökning använde ultravioletta observationer av 29 massiva stjärnor i sex närliggande, metallfattiga dvärggalaxer. Resultaten tyder på oväntat svaga stjärnvindar. Under ungefär en tiondel av solens halt av tunga grundämnen kan vindarna vara svagare än vad en jämn fortsättning av sambandet från mer metallrika stjärnor skulle förutsäga. Det är än så länge en preliminär slutsats, inte en fastställd ny regel.4510

I astronomin kallas grundämnen tyngre än helium för metaller. I massiva stjärnors atmosfärer hjälper sådana ämnen strålningen att driva gas utåt. Om vinden är svagare förlorar stjärnan mindre massa under sin livstid.3 Men studierna ger inte en helt entydig bild: en tidigare analys av 11 O-stjärnor med låg metallhalt fann mycket svaga vindar som ändå var förenliga med extrapolerade samband för vindarnas rörelsemängd.15

Vad behöver modellerna pröva nu?

Om TEMPOS-resultatet håller även för fler stjärnor kan massiva stjärnor behålla mer massa fram till sin död. Då kan modeller behöva ompröva förutsägelser om deras slutliga explosioner och kompakta rester, liksom hur stjärnor tillför energi och material till gas som senare kan bilda nya stjärnor.34

Ingendera undersökningen har följt hela förloppet: TEMPOS såg inte hur stjärnorna dog, och SPURS har inte avgjort vad som drev utflödena från galaxerna. Fortsatta spektrummätningar och modeller kan pröva om trenden med svaga vindar består. Djupare Webb-observationer av kandidater med mycket låg metallhalt kan samtidigt testa tolkningar om Population III-stjärnor, medan fler mätningar av gas kring tidiga galaxer kan visa vart metallerna tog vägen.51013