JWST сообщает, что в ранней Вселенной существовало много кислорода – Мир физики

Используя новейший спектрограф космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), астрономы обнаружили доказательства того, что во многих древних галактиках межзвездного кислорода было гораздо больше, чем считалось ранее. Под руководством Кимихико Накадзима Команда Национальной астрономической обсерватории Японии надеется, что их наблюдения помогут улучшить наше понимание ранней Вселенной.

Большой взрыв создал раннюю Вселенную, которая состояла из водорода и гелия с небольшим количеством лития – и это вещество слилось, образовав первые звезды и галактики. Более тяжелые элементы, такие как кислород, затем были созданы в результате ядерного синтеза в ядрах этих звезд. Когда звезды взорвались как сверхновые, тяжелые элементы были рассеяны по целым галактикам, навсегда изменив химический состав космоса.

«Металличность газовой фазы» — это наблюдательный параметр, который описывает содержание этих более тяжелых элементов в галактиках (астрономы используют термин «металл» для всех элементов тяжелее гелия). Его ценность имеет решающее значение для понимания истории эволюции галактики, а также для предсказания того, когда могут начать появляться сложные молекулы – возможные строительные блоки жизни.

Надежный манометр

Надежным показателем металличности газовой фазы галактики является обилие ионизированного кислорода в ее межзвездной среде. Это количество можно определить, наблюдая характерный свет, излучаемый кислородом. Однако этот подход имеет свои ограничения при наблюдении очень ранней Вселенной.

«Предыдущие наблюдения уже выявили наличие большого количества кислорода в галактиках примерно через два миллиарда лет после Большого взрыва», — объясняет Накадзима. «Однако на свет галактик, существовавших еще раньше, существенно влияет расширение Вселенной, заставляя его смещаться в ближний инфракрасный диапазон».

Теперь Накадзима и его коллеги наблюдали этот смещённый в красную сторону свет, используя телескоп JWST. Ближний инфракрасный спектрограф (NIRSpec) – и это позволило им совершить прорыв в измерении металличности газовой фазы древних галактик.

Прорывные наблюдения

«Мы идентифицировали 138 древних галактик, существовавших более 12 миллиардов лет назад, и определили содержание в них кислорода — уровень анализа, который был практически невозможен до запуска JWST», — с энтузиазмом говорит Накадзима. «Мы разработали и тщательно применили передовые методы анализа к данным NIRSpec, проводя анализ в масштабах, в несколько раз превышающих предыдущие исследования».

Спектрометр JWST уточняет красное смещение далеких галактик

Их результаты показывают, что во всех старейших галактиках, наблюдаемых NIRSpec, за исключением нескольких, состав межзвездной среды был удивительно знакомым. «Большинство галактик имели такое же содержание кислорода, как и в современных галактиках», — говорит Накадзима. Однако шесть самых древних галактик, существовавших, когда Вселенной было всего 500–700 миллионов лет, имели гораздо меньше кислорода, чем современные галактики.

Благодаря этому открытию команда смогла более точно определить, когда элементный состав Вселенной начал меняться. «Результаты демонстрируют быстрое и резкое увеличение содержания кислорода в галактиках в течение первых 500–700 миллионов лет после рождения Вселенной», — говорит Накадзима. «Это открытие может свидетельствовать о том, что, поскольку необходимые ингредиенты, такие как кислород, уже были легко доступны в ранней Вселенной, жизнь могла появиться раньше, чем считалось ранее».

Команда предполагает, что это внезапное изменение могло быть вызвано различиями в природе звездообразования в ранней Вселенной, а также потоком материала в ее галактики и из них. Благодаря дальнейшим наблюдениям с помощью NIRSpec в сочетании с более глубокими статистическими расчетами они теперь будут стремиться построить более надежную теорию в своей будущей работе.

Наблюдения описаны в Серия приложений к астрофизическому журналу.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/lots-of-oxygen-existed-in-the-early-universe-jwst-reveals/