Возможно, величайший инструмент астрономов — это способность заглянуть назад во времени. Поскольку звездному свету требуется время, чтобы достичь нас, астрономы могут наблюдать историю космоса, улавливая свет далеких галактик. Вот почему такие обсерватории, как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), так полезны. С его помощью мы сможем детально изучить, как формировались и развивались галактики. Сейчас мы находимся на том этапе, когда наши наблюдения позволяют нам подтвердить давние галактические модели, как показывает недавнее исследование.
Эта конкретная модель касается того, как галактики становятся химически обогащенными. В ранней Вселенной в основном существовали только водород и гелий, поэтому первые звезды были массивными существами без планет. Они быстро умерли и выбросили более тяжелые элементы, из которых могли образоваться более сложные звезды и планеты. Каждое поколение добавляет в эту смесь новые элементы. Но поскольку галактика питает целый зверинец звезд от голубых сверхгигантов до красных карликов, какие звезды играют наибольшую роль в химическом обогащении?
Одна модель утверждает, что это самые массивные звезды. Это имеет смысл, поскольку гигантские звезды после смерти взрываются как сверхновые. Они выбрасывают свои обогащенные внешние слои глубоко в космос, позволяя материалу смешиваться с огромными молекулярными облаками, из которых могут формироваться новые звезды. Но около 20 лет назад другая модель утверждала, что более мелкие и похожие на Солнце звезды играют большую роль.
Звезды, подобные Солнцу, не умирают в результате мощных взрывов. Через миллиарды лет Солнце превратится в красную гигантскую звезду. В отчаянной попытке продолжать гореть ядро звезды, похожей на Солнце, сильно нагревается, превращаясь в гелий, и его рассеянные внешние слои разбухают. На диаграмме Герцшпрунга-Рассела они известны как звезды асимптотической ветви гигантов (AGB). Хотя каждая звезда AGB может выбрасывать меньше материала в межзвездное пространство, они встречаются гораздо чаще, чем звезды-гиганты. Итак, утверждает модель, звезды AGB играют большую роль в обогащении галактик.
Обе модели имеют свои сильные стороны, но доказать, что модель AGB превосходит модель гигантской звезды, будет сложно. Легко наблюдать сверхновые в галактиках, находящихся на расстоянии миллиардов световых лет. Не так много звезд AGB. Благодаря JWST мы теперь можем протестировать модель AGB.
Используя JWST, исследователи изучили спектры трех молодых галактик. Поскольку камера NIRSpec Уэбба может захватывать инфракрасные спектры высокого разрешения, команда смогла увидеть не только присутствие определенных элементов, но и их относительное содержание. Они обнаружили сильное присутствие полос углерода и кислорода, что характерно для остатков AGB, а также присутствие более редких элементов, таких как ванадий и цирконий. В целом это указывает на тип звезды AGB, известный как термически пульсирующие AGB или TP-AGB.
Многие красные гиганты в конце своей жизни вступают в пульсирующую фазу. Горячее ядро раздувает внешние слои, все немного остывает, гравитация немного сжимает звезду, что нагревает ядро, и весь процесс начинается заново. Это исследование показывает, что TP-AGB особенно эффективны в обогащении галактик, тем самым подтверждая модель 20-летней давности.
Ссылка: Лу, Шиин и др. «Сильные спектральные особенности асимптотических звезд гигантской ветви в далеких спокойных галактиках». Природа Астрономия (2024): 1-13.
