Ученые нашли кислород в самой отдаленной галактике

Астрономы совершили сенсационное открытие, обнаружив следы кислорода в галактике JADES-GS-z14-0, которая сейчас считается наиболее удаленной среди всех известных.

Об этом пишет издание Earth

Фиксация стала возможной благодаря чрезвычайно чувствительному комплексу телескопов Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Он зарегистрировал сигнал, который преодолевал пространство на протяжении 13,4 миллиарда лет, прежде чем достичь Земли. Таким образом, ученые получили изображение галактики в том виде, в котором она существовала менее чем через 300 миллионов лет после Большого взрыва, сообщает earth.com.

Еще недавно считалось, что на такой ранней стадии развития Вселенной появление тяжелых элементов, в частности кислорода, было невозможным. Однако находка доказывает: в JADES-GS-z14-0 уже успело родиться и завершить свой жизненный цикл по меньшей мере два поколения звезд. Именно они сформировали тяжелые элементы в своих ядрах и распространили их в космическом пространстве во время взрывов сверхновых. Этот факт прямо противоречит классическим моделям химической эволюции, которые предусматривали гораздо более медленное обогащение вещества.

ALMA зафиксировал четкий спектральный сигнал кислорода, что позволило с высокой точностью рассчитать расстояние до объекта — погрешность составляет всего 0,005%. При этом в галактике не обнаружено космической пыли: ее количество в соотношении к массе звезд ограничивается показателем менее 0,2%. Газ в JADES-GS-z14-0 имеет металличность, достигающую примерно одной пятой от солнечной, а скорость движения ионизированного газа оценивается в 70 км/с. Эти данные свидетельствуют о наличии темной материи и массе системы, близкой к одному миллиарду солнечных масс.

Собранные результаты показывают, что галактика уже содержит в десять раз больше тяжелых элементов, чем предполагалось для такого раннего времени. Это ставит под сомнение устоявшиеся теории относительно формирования звезд, процессов перемешивания вещества после взрывов сверхновых и темпов слияния молодых галактик. Одним из возможных объяснений ученые называют существование так называемого «тяжелого» звездного населения, которое способно быстро вырабатывать кислород. Другая версия — ранний коллапс массивных газовых облаков, запустивший интенсивный цикл образования звезд.

Дополнительные наблюдения с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) подтвердили полученные данные. Прибор обнаружил избыточное излучение на длине волны 7,7 микрона, которое согласуется с яркими спектральными линиями кислорода и водорода. Это является еще одним доказательством высокой металличности галактики. Кроме того, зафиксированные слабые ультрафиолетовые признаки свидетельствуют, что примерно 10% ионизирующих фотонов могут выходить за пределы системы. Этот процесс считается ключевым для феномена ранней реионизации Вселенной.

Таким образом, JADES-GS-z14-0 бросает вызов устоявшимся представлениям о постепенном формировании галактик из бедных тяжелыми элементами протогалактик. Ее химическая зрелость уже через 300 миллионов лет после рождения Вселенной заставляет научное сообщество по-новому осмысливать темпы и механизмы космической эволюции.