Наблюдения за ранней Вселенной заставили астрономов пересмотреть представления об эволюции галактик

Международная группа учёных из Швейцарии и США обнаружила, что количество тяжёлых элементов в древних звёздах не зависело от того, насколько активно шло звёздообразование в их галактиках. Открытие серьёзно противоречит существующим взглядам на генезис звёзд и эволюцию галактик в целом. Соответствующая статья направлена на публикацию в Astrophysical Journal, кратко о работе пишет сайт Обсерватории Кека.

Используя один из двух оптических телескопов Обсерватории Кека (Гавайи), астрономы изучили 41 типичную галактику ранней Вселенной. Все они расположены так далеко от Земли, что свет от них шёл до нас 11 миллиардов лет, а в настоящий момент расстояние между нами возросло до десятков миллиардов световых лет. Как и ожидали исследователи, количество элементов тяжелее гелия в то время было намного меньше, чем сегодня — их удельная часть в общем количестве вещества была в пять раз меньше, чем в окружающей нас галактике. Это логично, поскольку все тяжёлые элементы Млечного пути возникли в недрах звёзд более ранних поколений, возникших за миллиарды лет до Солнца. Тогда как 11 миллиардов лет назад звёзды просто не успели наработать литий и более тяжёлые элементы, что и привело к их дефициту в наблюдавшихся далеких областях Вселенной.

Вопреки тому, что говорит теория звёздообразования, вероятно, доля тяжёлых элементов в ту пору практически не зависела от того, насколько активно в той или иной галактике образовывались звёзды. На сегодняшнем этапе истории Вселенной всё ровно наоборот — замедленный темп звёздообразования обычно соответствует тем галактикам, в чьих звёздах и планетах немало тяжёлых элементов. Одним из подобных примеров и является Млечный Путь, где проживаем мы. Он медленно формирует новые звёзды (в сотни и тысячи раз медленнее галактик ранней Вселенной), но зато в них намного больше тяжёлых элементов.

Современные теории развития галактик утверждают, что по мере эволюции звёздного сообщества сверхновые разносят тяжёлые элементы во все стороны, насыщая ими окрестности. Но попутно их взрывы и большая светимость других звёзд препятствуют притоку газа внутрь галактики. Без газа новые светила не могут сформироваться. Это приводит к появлению механизма обратной связи: больше тяжёлых элементов — ниже темпы образования звёзд. По всей видимости, к ранней Вселенной эта теория почему-то неприменима.

Авторы работы предполагают, что газ из окружающих галактику пространств в ту пору поступал так интенсивно, что световое давление звёздного населения просто не могло достаточно быстро выталкивать его вовне. Если это так, то астрономам придется существенно пересмотреть свои представления о концентрации газа на периферии древних галактик.

Ряд открытий последних лет ранее уже заставил учёных изменить свои представления об эволюции ранней Вселенной. Так, оказалось, что первые нормальные галактики, крупные чёрные дыры и, возможно, даже планеты образовались уже через несколько сотен миллионов лет после Большого Взрыва. Былые астрофизические теории полагали такие события в столь ранее время невозможными. Как показывает новая работа, процесс адаптации теорий к результатам революционных наблюдений последнего десятилетия всё ещё продолжается.