Тайна исчезновения кислорода в карликовых галактиках: новое открытие телескопа Хаббл

Недавние исследования, проведенные с помощью космического телескопа Хаббл, выявили загадку в нашем космическом соседстве. В статье, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal, группа ученых изучила 37 близлежащих карликовых галактик — небольших галактик, содержащих от нескольких тысяч до сотен миллионов звезд. Исследование показало, что значительная часть кислорода, который ожидали увидеть астрономы, отсутствует.

Проблема отсутствия кислорода

Симуляции предсказывают, что в этих галактиках должно находиться значительно больше кислорода, который является индикатором более широкого набора тяжелых элементов. Однако, где же он делся? Как отметила соавтор исследования Грейс Тельфорд, ассистент профессора в Департаменте физики и астрономии Университета Юты, "кислород производится звездами, которые находятся внутри галактик. Мы знаем, что кислород когда-то находился в галактиках, поэтому он должен был быть выброшен". Для этого необходима энергия от массивных звезд и взрывов сверхновых, чтобы выталкивать материал из галактик в пространство между ними.

Влияние галактических ветров

По данным нового исследования, галактические ветры, вызванные взрывами сверхновых, оказываются более эффективными в удалении кислорода из маломассивных галактик, чем предсказывают текущие модели. Результаты показывают, что карликовые галактики могут удерживать лишь небольшую долю кислорода, произведенного их звездами.

Проект GLOW и его цели

В рамках проекта "Галактики, теряющие кислород через ветры" (GLOW), финансируемого NASA и Национальным научным фондом, ученые исследовали распределение кислорода внутри звезд, в газе между звездами и в пространстве между галактиками. Почему же кислород стал объектом исследования? Это связано с тем, что кислород, будучи третьим по распространенности элементом во Вселенной после водорода и гелия, относительно легко обнаружить и измерить. Его производство хорошо изучено, что делает его надежным индикатором распределения химических элементов в галактиках.

Значение кислорода для понимания эволюции галактик

Как объяснила Кристен Уингфилд МакКуин, главный исследователь GLOW и руководитель Центра научных операций для недавно запущенного панорамного телескопа Нэнси Грейс Роман, "кислород — один из основных элементов, образуемых звездами. Возможность проследить, сколько кислорода производится и как он распределяется внутри и вне галактик, помогает нам понять эволюцию галактик". Это также позволяет изучить, где и сколько галактики обогащают пространство между ними, называемое межгалактической средой.

Методология исследования

Исследование использовало архивные оптические данные Хаббла для анализа звездных популяций и определения историй звездообразования и их составов. В дополнение к данным с телескопа Спитцера и наземных обсерваторий, таких как Очень большой массив и Австралийская компактная массивная обсерватория, исследователи проанализировали 37 близлежащих карликовых галактик для отслеживания атомов кислорода, произведенных звездами. Эти галактики были выбраны, поскольку их массы находятся в диапазоне, где симуляции и теории предсказывают, что все большее количество кислорода будет выбрасываться из галактик в результате взрывов сверхновых.

Будущие исследования

В будущем МакКуин планирует изучить еще более маломассивные галактики в ближайшей Вселенной. У нее есть утвержденная программа по использованию Роман Телескопа для поиска этих тусклых и крошечных систем на большом участке неба. После их идентификации она надеется использовать Хаббл и космический телескоп Джеймса Уэбба для более глубоких наблюдений их звезд, что позволит реконструировать истории галактик и понять, как они формировали звезды на протяжении космического времени. Работа Тельфорд также включает использование Хаббла для детального изучения отдельных массивных звезд, которые производят кислород и выбрасывают его из своих галактик. Она использует некоторые из близлежащих целей GLOW для получения очень детализированных наблюдений, чтобы охарактеризовать, как массивные звезды отличаются в этих маломассивных галактиках.

Роль телескопа Хаббл

Космический телескоп Хаббл работает более трех десятилетий и продолжает делать революционные открытия, которые формируют наше основное понимание Вселенной. Хаббл является проектом международного сотрудничества между NASA и Европейским космическим агентством (ESA). Управление телескопом и операциями миссии осуществляется Центром космических полетов Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, при поддержке Lockheed Martin Space, расположенной в Денвере. Научные операции Хаббла для NASA проводит Институт науки космического телескопа в Балтиморе, управляемый Ассоциацией университетов для исследований в астрономии.