Данные телескопа «Джеймс Уэбб» показывают, что первые галактики во Вселенной устроены сложнее, чем предсказывают существующие модели. Астрономы из Университета Юты полагают, что разгадка может крыться в свойствах самых первых поколений массивных звёзд, которые, как выясняется, эволюционировали не так, как их современные аналоги.
Чтобы проверить эту гипотезу, учёные запустили проект TEMPOS. С помощью спектрографа на борту телескопа «Хаббл» они изучили 29 массивных звёзд в шести соседних карликовых галактиках. Эти галактики по своему химическому составу – с очень низким содержанием элементов тяжелее водорода и гелия – служат аналогами среды, существовавшей в ранней Вселенной.
Звёзды, чья масса превышает солнечную более чем в десять раз, редки, но именно они во многом определяют эволюцию своих галактик. Их мощное излучение и звёздные ветры – потоки выбрасываемого вещества – нагревают и перемешивают окружающий газ, а в конце жизни они взрываются как сверхновые, обогащая среду новыми элементами и энергией.
Исследование подтвердило общую закономерность: чем меньше в звезде тяжёлых элементов (астрономы называют это металличностью), тем слабее её звёздный ветер. Однако учёные обнаружили неожиданный эффект. У звёзд, чья металличность составляет менее 10% от солнечной, скорость звёздного ветра падает не плавно, а аномально резко. Это расходится с прогнозами, построенными на данных о более богатых металлами звёздах.
Такое резкое ослабление звёздного ветра может иметь серьёзные последствия. Если древние массивные звёзды теряли вещество гораздо медленнее, чем считалось, они сохраняли большую часть своей массы на протяжении всей жизни. Это должно было менять их дальнейшую эволюцию, характер взрыва сверхновой и объём энергии, возвращаемой в межзвёздную среду. В конечном счёте это могло повлиять на то, как формировались новые поколения звёзд, и на облик всей галактики в целом.
Ключевую роль в этом процессе, по-видимому, играет железо – один из главных элементов, «разгоняющих» звёздный ветер. Анализ ультрафиолетовых спектров показал, что содержание железа в изученных звёздах может заметно различаться. Это ставит под сомнение распространённое допущение, что количество железа всегда строго следует за количеством кислорода, по которому астрономы чаще всего и определяют металличность галактики.
По словам авторов, именно большой и однородный массив данных, собранный в рамках проекта TEMPOS, впервые позволил выявить эти закономерности. Теперь учёные планируют объединить данные «Хаббла» с наблюдениями в видимом свете, чтобы построить более точные модели древних звёзд. Это поможет корректнее интерпретировать информацию о первых галактиках, которую поставляет телескоп «Джеймс Уэбб». Результаты исследования опубликованы в The Astrophysical Journal Supplement Series.
