Телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил неожиданную способность ранних галактик создавать пыль

Астрономы с помощью космического телескопа NASA «Джеймс Уэбб» обнаружили в карликовой галактике Секстанс А два редких вида космической пыли: частицы металлического железа и карбида кремния, созданные стареющими звёздами, а также скопления углеродных молекул.

Это открытие показывает, что даже когда во Вселенной было лишь несколько процентов от современных запасов тяжёлых элементов, звёзды и межзвёздная среда всё равно могли формировать твёрдые пылевые зёрна. Галактика Секстанс А находится примерно в 4 миллионах световых лет от нас и содержит всего 3–7% металличности Солнца (элементов тяжелее водорода и гелия). Подобные галактики напоминают те, что заполняли раннюю Вселенную вскоре после Большого взрыва.

«Секстанс А даёт нам чертёж первых пыльных галактик», — сказала Элизабет Тарантино, ведущий автор одного из исследований, представленных на 247-м собрании Американского астрономического общества.

Необычный рецепт пыли

Одно из исследований, опубликованное в The Astrophysical Journal, показало, что одна из звёзд на поздней стадии эволюции (AGB-звезда) производит пылевые зёрна, состоящие почти целиком из железа. Обычно такие звёзды создают силикатную пыль, но в условиях крайне низкой металличности Секстанса А ключевых элементов, таких как кремний и магний, почти нет. Это доказывает, что эволюционировавшие звёзды могут создавать твёрдый материал даже при отсутствии типичных «ингредиентов».

«Пыль в ранней Вселенной могла выглядеть совсем иначе, чем силикатные зёрна, которые мы видим сегодня», — отметила Марта Бойер, ведущий автор этого исследования.

Крошечные скопления органических молекул

Во втором исследовании, размещённом на сервере arXiv, «Уэбб» обнаружил в межзвёздной среде Секстанса А полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) — сложные углеродные молекулы, являющиеся мельчайшими пылевыми зёрнами. Это самая бедная металлами галактика, в которой когда-либо находили ПАУ. Однако, в отличие от богатых металлами галактик, здесь они сконцентрированы в крошечных, плотных «островках» газа размером всего в несколько световых лет.

«Уээбб показывает, что ПАУ могут формироваться и выживать даже в самых обделённых металлами галактиках, но только в небольших, защищённых островках плотного газа», — пояснила Тарантино.

Вместе эти результаты демонстрируют, что в ранней Вселенной существовало больше разнообразных путей производства пыли, чем считалось ранее, и что её было больше, чем предсказывали модели для условий крайне низкой металличности.