Badanie obrazu wykonanego przez JWST doprowadziło do odkrycia galaktyki we wczesnym wszechświecie około miliarda lat po Wielkim Wybuchu, której sygnaturę świetlną przypisuje się gazowi mgławicowemu przyćmiewającemu gwiazdy. Galaktyka, obecnie nazywana GS-NDG-9422, jest chemicznie złożona i nie ma gwiazd Populacji III. Podobnie, najodleglejsza galaktyka JADES-GS-z14-0, która powstała we wczesnym wszechświecie około 290 milionów lat po Wielkim Wybuchu, okazała się mieć metale. Zgodnie z obecnym zrozumieniem, pierwsza generacja gwiazd wczesnego wszechświata powinna być gwiazdami Populacji III o zerowej metaliczności. W astronomii każdy pierwiastek cięższy od helu jest uważany za metal. Chemiczne niemetale, takie jak tlen, azot itp., są metalami w kontekście kosmologicznym. Gwiazdy wzbogacają się w metal w każdym pokoleniu po wydarzeniu supernowej.
Korzystając z obrazu uchwyconego przez instrument NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) teleskopu kosmicznego Jamesa Webba (JWST), naukowcy zidentyfikowali unikalną galaktykę z wczesnego wszechświata o przesunięciu ku czerwieni Z= 5.943, co odpowiada około miliardowi lat po Wielkim Wybuchu. Obecnie nazywana GS-NDG-9422, galaktyka ta może być brakującym ogniwem w galaktycznej ewolucji między pierwszymi gwiazdami wszechświata a dobrze ugruntowanymi galaktykami.
Słaby punktowy obraz galaktyki GS-NDG-9422 ma unikalną sygnaturę świetlną. Źródłem światła widocznym na zdjęciu jest gorący gaz galaktyki. Światło nie pochodzi z jej gwiazd.
W przeciwieństwie do masywnych gwiazd w naszym lokalnym wszechświecie, których temperatura wynosi około 40,000 50,000 do 9422 12.8 °C, gwiazdy w galaktyce GS-NDG-80,000 są niezwykle gorące. Być może galaktyka ta znajdowała się w fazie formowania się gwiazd wewnątrz gęstej mgławicy gazowej, która produkowała dużą liczbę masywnych, gorących gwiazd, gdy światło opuściło tę galaktykę około XNUMX miliarda lat temu, aby dotrzeć do JWST. Obserwacja pasuje do modelu komputerowego, który zakłada, że stałe bombardowanie gazu mgławicowego przez fotony gorących gwiazd podgrzewało gaz mgławicowy do ponad XNUMX XNUMX °C, co pozwala mu świecić jaśniej w świetle bliskiej podczerwieni niż gwiazdy.
Galaktyka zdominowana przez światło mgławicowe (a nie przez światło gwiazd) jest zgodna ze środowiskami pierwszej generacji gwiazd wczesnego wszechświata. Gwiazdy w takich galaktykach to gwiazdy Pop. III o zerowej metaliczności. Jednak, co zaskakujące, galaktyka GS-NDG-9422 nie ma gwiazd Population III. Dane JWST pokazują, że GS-NDG-9422 jest chemicznie złożona.
Przypadek najodleglejszej galaktyki JADES-GS-z14-0, która powstała we wczesnym wszechświecie około 290 milionów lat po Wielkim Wybuchu, jest jeszcze bardziej zagadkowy. Gwiazdy w tej galaktyce powinny być gwiazdami Pop. III o zerowej metaliczności, jednak badanie właściwości podczerwonych galaktyki JADES-GS-z14-0 ujawnia obecność tlenu, co oznacza wzbogacenie w metale, co sugeruje, że pokolenia gwiazd powinny już zakończyć swoje cykle życia.
Pierwsze gwiazdy we wszechświecie mają zero-metal lub ekstremalnie mało-metal. Są nazywane gwiazdami Pop III (lub gwiazdami Population III). Gwiazdy o niskiej zawartości metalu to gwiazdy Pop II. Młode gwiazdy mają wysoką zawartość metalu i są nazywane „gwiazdami Pop I” lub gwiazdami metalowymi słonecznymi. Z relatywnie wysoką metalicznością 1.4% słońce jest niedawną gwiazdą. W astronomii każdy pierwiastek cięższy od helu jest uważany za metal. Chemiczne niemetale, takie jak tlen, azot itp. są metalami w kontekście kosmologicznym. Gwiazdy wzbogacają się w metal w każdym pokoleniu po wydarzeniu supernowej. Rosnąca zawartość metalu w gwiazdach wskazuje na młodszy wiek.
***
Referencje:
- Cameron AJ, i wsp 2024. Galaktyki zdominowane przez mgławice: wgląd w funkcję masy początkowej gwiazd przy dużym przesunięciu ku czerwieni. Opublikowano: 21 czerwca 2024 r. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, tom 534, numer 1, październik 2024 r., strony 523–543, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stae1547
- Wiadomości NASA – W dziwnej galaktyce Webb NASA znajduje potencjalne brakujące ogniwo do pierwszych gwiazd. Dostępne na https://science.nasa.gov/missions/webb/in-odd-galaxy-nasas-webb-finds-potential-missing-link-to-first-stars/
- Prasad U., 2024. Wczesny wszechświat: najodleglejsza galaktyka „JADES-GS-z14-0” rzuca wyzwanie modelom formowania się galaktyk. Scientific European. Opublikowano 12 sierpnia 2024 r. Dostępne na stronie http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/early-universe-the-most-distant-galaxy-jades-gs-z14-0-challenges-galaxy-formation-models/
***
