Вчені зробили важливе відкриття в далекій галактиці, що датується лише 350 мільйонами років після Великого вибуху. Вони виявили сліди “важких” елементів, які, на їхню думку, могли утворитися тільки в результаті перших спалахів наднових. Це відкриття має вирішальне значення, оскільки воно вказує на ранні зачатки хімічного різноманіття у Всесвіті, який на початку свого існування складався переважно з водню та гелію. Без цих “важких” елементів планети і Всесвіт, як ми його знаємо, не сформувався б.
Композитний знімок залишку наднової Cas a у сузір’ї Кассіопеї / © NASA
Ці перші зірки, відомі як популяція III, є суто гіпотетичними, оскільки їх існування та коротка тривалість життя унеможливлюють безпосереднє спостереження. Однак астрономи можуть виявити “хімічні відбитки пальців”, залишені їх надновими. Ці пошуки охоплюють наш власний Чумацький шлях і віддалені галактики.
Запуск космічного телескопа Джеймса Вебба відкрив дослідникам нове вікно в епоху раннього Всесвіту. Він дозволяє вивчати фізичні властивості галактик з червоним зміщенням більше 10, що відносяться до кінця ери “космічного світанку”. Ця можливість значно розширюється в порівнянні з тим, що вчені раніше могли зробити на основі спостережень за більш близькими об’єктами.
Одним з чудових результатів нового спектрального аналізу даних галактики GLASS-z12, опублікованого в журналі Astronomy & Astrophysics, стало виявлення вуглецю поряд зі слабкими сигналами кисню і неону. Ця галактика спостерігається такою, якою вона була через 350 мільйонів років після Великого вибуху, що робить її найвіддаленішим сигналом присутності важких елементів в історії космічних спостережень.
Щоб зрозуміти утворення цих елементів у GLASS-z12, вчені зосередилися на співвідношенні вуглецю та кисню, яке, як вони виявили, становило 0,15. Це значення вище, ніж типове для наднових II типу, і значно вище, ніж у галактиках з червоним зміщенням z = 6-9. Це говорить про те, що найбільш вірогідним джерелом такого співвідношення вуглецю і кисню є наднові першого покоління зірок.
Найвіддаленіші галактики з огляду JADES телескопа “Джеймс Вебб” / © Robertson et al., arXiv: 2212.04480
Емма Чепмен, астрофізик з Імперського коледжу Лондона, пояснює, що Всесвіт неймовірно швидко “забруднився” після появи перших зірок, що ускладнює фіксацію моменту, коли вибухнули перші наднові, але до того, як утворилася надмірна кількість зірок з більш важкими елементами.
Дослідження підкреслює, що такі великі спостереження мають вирішальне значення для розрізнення сигналів від таких слабких об’єктів. Очікується, що майбутні масштабні обстеження неба виявлять більше “червоних” кандидатів для таких тривалих спектроскопічних спостережень, що ще більше розширить наше розуміння раннього Всесвіту.