Телескоп Webb обнаружил раскалённые юные галактики с газообразным никелем

Исследование под названием CECILIA (Chemical Evolution Constrained using Ionized Lines in Interstellar Aurorae) — это масштабный проект по расшифровке химического состава далёких галактик силами самого мощного на сегодня инструмента — телескопа JWST. Учёные из Северо-Западного университета представили первые результаты, и они сбивают с толку.

Оказалось, эти «галактики-подростки», сформировавшиеся в молодой Вселенной, — невероятно горячие котлы. И в их составе плавает то, что увидеть почти невозможно — никель в газообразном состоянии. Обычно этот тяжёлый элемент в космосе заметить невероятно сложно.

«Мы пытаемся понять, как галактики росли и менялись за 13 миллиардов лет космической истории, — объясняет руководитель исследования Эллисон Стром. — JWST позволил нам нацелиться именно на галактики-подростки, на период их самого бурного роста. Знаете, как у людей: основные черты характера закладываются в юности. С галактиками, кажется, происходит то же самое».

«Химическая ДНК» космоса

Проект назван в честь Сесилии Пейн-Гапошкин — одной из первых женщин-докторов астрономии. Его суть — изучение спектров, которые Эллисон Стром называет «химической ДНК» галактик. Прочитав эту ДНК в «подростковом» возрасте звёздного острова, можно предсказать, во что он вырастет.

Почему одни галактики, например, быстро становятся «красными и мёртвыми», а другие, как наш Млечный Путь, продолжают рождать звёзды? Ответ кроется в их химическом составе. Ключевые элементы — кислород, сера — это следы прошлого и ключи к будущему.

Чтобы получить достаточно данных, команда направила JWST на 33 далёкие галактики и наблюдала за ними непрерывно в течение 30 часов. Потом спектры 23 из них объединили в одно усреднённое, но невероятно детальное изображение. «Это даёт нам портрет не отдельной галактики, а некой средней, типичной для той эпохи, — поясняет Стром. — И позволяет разглядеть даже самые слабые детали, которые наземным телескопам никогда бы не покорились».

Сюрпризы в спектре: тяжёлый металл

Сверхглубокий спектр позволил выявить восемь отдельных элементов: водород, гелий, азот, кислород, кремний, серу, аргон и… никель. Все элементы тяжелее водорода и гелия рождаются в недрах звёзд, так что их наличие рассказывает историю звездообразования в галактике.

Но никель стал полной неожиданностью. Это элемент тяжелее железа, и наблюдать его в далёких галактиках астрономам ещё не удавалось. «Я даже представить не могла, что мы его увидим, — признаётся Стром. — Для этого должны совпасть уникальные условия: никеля должно быть много, и он должен светиться в газообразном состоянии. Значит, в этих юных галактиках происходит что-то особенное».

Горячая космическая молодость

И ещё один сюрприз: температура. Эти галактики-подростки оказались не просто горячими, а раскалёнными до умопомрачения. Если самые горячие «взрослые» галактики могут нагреваться выше 9700°C, то их юные собратья бьют рекорды — свыше 13 350°C.

«Это лишь ещё одно доказательство того, насколько иными были галактики в молодости, — заключает Стром. — Высокая температура — прямое следствие их уникальной химической ДНК. Всё связано: состав, температура, судьба. И теперь, благодаря JWST, мы можем наконец-то это разглядеть».