Що телескопи Вебба й Габбла розповіли про газ і зорі ранніх галактик

Два дослідження перевіряють різні ланки однієї картини: як ранні галактики збагачували газ важкими елементами і як масивні зорі втрачали речовину. Програма SPURS на космічному телескопі Джеймса Вебба досліджувала далекі галактики, тоді як програма TEMPOS на телескопі Габбла — зорі в близьких галактиках із малим вмістом важких елементів. Ці близькі зорі слугують аналогами давніх зоряних популяцій, а не їхніми прямими спостереженнями.45

Звідки відомо, що збагачений газ рухався назовні?

У спектрах трьох галактик із червоним зміщенням z = 7,2–9,3 SPURS виявила ультрафіолетові лінії поглинання важких елементів у кількох станах іонізації. Лінії зміщені до синього краю спектра відносно самих галактик: це узгоджується з тим, що газ рухається назовні вздовж нашого променя зору. Втім, ці дані самі по собі не показують, як далеко він зайшов і чи залишив галактики назавжди.

Це важливо для пошуку зір населення III — гіпотетичного першого покоління, що мало формуватися з практично незбагаченого важкими елементами газу. Якщо відтоки досягали сусідніх областей зореутворення, придатного для появи таких зір газу там могло ставати менше. Але три виявлені відтоки не означають, що збагачення охопило все довкола: незбагачені ділянки могли зберегтися деінде.13

Чому слабкі зоряні вітри стали несподіванкою?

TEMPOS за допомогою ультрафіолетових спостережень Габбла вивчила 29 масивних зір у шести близьких малометалічних карликових галактиках. Зоряний вітер — це потік речовини, яку зоря втрачає протягом життя. Він виявився несподівано слабким; зокрема, за вмісту важких елементів нижче приблизно однієї десятої сонячного сила вітрів може не відповідати плавному продовженню залежності, встановленої для багатших на ці елементи зір. Поки це попередній висновок, а не нове усталене правило.4510

Причина для такої залежності є: іони важких елементів допомагають випромінюванню передавати імпульс речовині в атмосфері масивної зорі й виштовхувати її назовні.3 Водночас інше дослідження 11 малометалічних зір O-типу теж знайшло дуже слабкі вітри, але їхні характеристики узгоджувалися з продовженням попередньої залежності. Тож результати різних вибірок і методів моделювання ще потрібно зіставити.15

Що доведеться перевірити далі?

Якщо висновок TEMPOS підтвердиться на ширшій вибірці, масивні зорі можуть зберігати більше речовини до кінця життя. Тоді моделі доведеться уточнити щодо їхніх вибухів, компактних залишків і впливу на газ, із якого згодом утворюються нові зорі.34 TEMPOS не спостерігала загибель цих зір, а SPURS не встановила, що саме запустило відтоки в далеких галактиках. Відтік газу з цілої галактики та вітер окремої зорі — пов’язані питання, але не одне й те саме вимірювання.

Подальші спектроскопічні спостереження й моделювання мають перевірити залежність сили зоряних вітрів від вмісту важких елементів. Глибші спостереження Вебба допоможуть перевіряти кандидатів на зорі населення III, а дослідження газу ранніх галактик — з’ясувати, куди зрештою потрапляли виявлені важкі елементи.51013