Ослепительное первое изображение многочисленных далеких галактик, сделанное JWST, включает в себя ту, в которой для ее возраста на удивление мало элементов, кроме водорода и гелия, и астрономы хотят знать, почему.
Первое изображение JWST ошеломило всех, кто ценит астрономическую фотографию. Однако профессиональные астрономы заметили кое-что еще и уже разместили препринт статьи на ArXiv.org — удивительно быстрый поворот в области, где анализ обычно занимает годы.
Единственными элементами в ранней Вселенной были водород, гелий и немного лития. Все остальные, которые астрономы коллективно называют металлами, образовались в звездах, особенно в предсмертной агонии гигантов.
Следовательно, когда мы оглядываемся назад на очень старые галактики, мы видим низкие концентрации металлов — у многих звезд просто не было времени, чтобы сформироваться, жить и распространять свои металлы в близлежащих регионах. JWST предложил доктору Мирко Курти из Кембриджского университета и его соавторам возможность исследовать галактики, даже более старые, чем те, которые мы раньше могли ясно видеть.
Авторы выбрали на первой фотографии три галактики с большим красным смещением — это указывает на то, что они находятся очень далеко, и поэтому мы видим их на заре времен. Спектры троек были изучены, чтобы определить средний состав кислорода в каждой галактике в качестве показателя для других элементов, более тяжелых, чем литий.
В двух случаях результаты совпали с ожиданиями — в каждой галактике было мало металлов, но примерно столько, сколько мы ожидали, учитывая то, что мы видели в более старых галактиках.
ID4590, наименее массивный из трех, оказался неожиданным, поскольку содержание металла оказалось даже ниже, чем ожидалось. Другими словами, он почти полностью состоит из водорода и гелия, что создает загадку, почему другие элементы еще не появились.
Тот факт, что две из трех галактик соответствуют существующим моделям, говорит о том, что мы не ошиблись в понимании ранней Вселенной, но ID4590 указывает на то, что наши модели, вероятно, нуждаются в некоторой настройке. Только больший размер выборки скажет нам, насколько велики требуемые модификации.
Более массивные галактики в нашей части Вселенной имеют более высокое содержание металлов, чем более мелкие, но это учитывается в используемой модели Курти и соавторов, поэтому малая масса аномалии вряд ли может быть объяснением.
Модели эволюции металлов основаны на галактиках с красным смещением примерно до 3,3. Они указывают на то, что образование металлов (и, как следствие, рождение звезд) происходит довольно плавно, а не резкими вспышками в эволюционировавших галактиках. ID4590 имеет красное смещение 8,5, что указывает на то, что он находится на расстоянии более 30 миллиардов световых лет и показывает, насколько дальше во времени может видеть JWST.
Гравитационное линзирование, обеспечиваемое более близким скоплением SMACS J0723.3–7327, способствовало способности получать достаточно света от трио для анализа спектров.
Работа еще должна пройти экспертную оценку для принятия в журнал, но JWST дает представление о настоящей науке вместе со всеми красивыми картинками.