Nature Astronomy: Красные карлики тоже обогащают Вселенную

Астрономы могут заглянуть в прошлое, наблюдая за светом далеких галактик. Поскольку свету звезд требуется время, чтобы достичь нас, ученые видят наглядную историю космоса.

Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) помогает изучать формирование и эволюцию галактик. Недавнее исследование подтвердило известные модели галактик с помощью наблюдений.

Модели в частности описывают, как галактики насыщаются химическими элементами. В ранней Вселенной были только водород и гелий, поэтому первые звезды не имели планет. Они быстро умирали, выбрасывая более тяжелые элементы, из которых могли формироваться новые звезды и планеты.

С каждым новым поколением звезд в смесь добавлялось все больше элементов. Но какие звезды играют главную роль в химическом обогащении, когда галактика содержит множество разных звезд — от голубых сверхгигантов до красных карликов?

Одна из моделей предполагает, что самые массивные звезды — самые большие. Это имеет смысл, потому что при гибели гигантские звезды взрываются в виде сверхновых и выбрасывают свои обогащенные внешние слои в космос. Из них могут формироваться новые звезды.

Но около 20 лет назад появилась другая модель. Она утверждает, что большую роль играют более мелкие звезды, похожие на Солнце. Такие звезды не умирают в результате мощных взрывов. Через миллиарды лет Солнце превратится в красную гигантскую звезду.

На диаграмме Герцшпрунга-Рассела они известны как звезды с асимптотической гигантской ветвью (AGB). Хотя AGB-звезды выбрасывают в межзвездное пространство меньше вещества, они встречаются гораздо чаще звезд-гигантов. Поэтому AGB-звезды играют большую роль в обогащении галактик.

Доказать превосходство модели AGB над моделью гигантских звезд непросто. Сверхновые легко наблюдать в далеких галактиках, а вот AGB-звезды — нет. Благодаря JWST мы можем проверить модель AGB.

В ходе исследования команда изучила спектры трех молодых галактик с помощью камеры NIRSpec космического аппарата Webb. Она может снимать инфракрасные спектры с высоким разрешением, поэтому ученые увидели не только наличие определенных элементов, но и их относительное количество.

Они обнаружили в составе вещества полосы углерода и кислорода, а также более редкие элементы — ванадий и цирконий. Это указывает на тип AGB-звезды, известный как термопульсирующие AGB-звезды (TP-AGB).

Многие красные гиганты в конце жизни переходят в пульсирующую фазу: ядро раздувает внешние слои, затем они немного остывают, гравитация сжимает звезду, ядро нагревается — и процесс начинается сначала. Исследование показывает, что TP-AGB, или термопульсирующие AGB, эффективно обогащают галактики, подтверждая модель 20-летней давности.

Результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy.

05.11.2024