Спектры JWST показывают раннее химическое обогащение в семимиллиардолетних галактиках
Анализ данных JWST/NIRSpec восьми ультрафиолетово ярких галактик при красных смещениях 7,2–10,6 показывает разнообразные линии низкоионизационного поглощения и раннее обогащение железом, согласующееся с сверхновыми типа Ia.
Учёные, используя телескоп Джеймса Уэбба, изучили химический состав восьми удалённых галактик, наблюдаемых, когда возраст Вселенной был менее 500 млн лет. Галактики, отобранные по их яркому ультрафиолетовому излучению, исследовались с помощью спектров средней разрешающей способности NIRSpec, что позволило обнаружить линии поглощения углерода, кислорода, магния, алюминия, кремния и железа.
Пять из галактик демонстрируют несколько линий низкоионизационного поглощения, в то время как у оставшихся трёх обнаружена только одна или ни одной значимой линии. Более слабые линии в более компактных системах (эффективный радиус ≲ 100 пк), которые показывают высокие отношения светимости Hβ к ультрафиолетовой и плотности поверхностной скорости звездообразования, указывают на то, что интенсивное звездообразование или ядерная активность могут уменьшать покрывающую долю поглощающего газа.
Путём одновременного подгонения нескольких поглощающих особенностей команда получила покрывающие доли и колонные плотности, которые следуют локальной зависимости между этими двумя величинами. Полученные соотношения элементных abundances размещают пять галактик в той же области параметрических пространств [Si/O]-[C/O] и [Fe/Si]-[Al/Si], что и у затухающих систем Лаймана-α, указывая на схожие свойства газа.
Две галактики при красном смещении ≈ 7 показывают соотношения железо-кремний, близкие к солнечному значению ([Fe/Si] ≈ -0,2). Авторы отмечают, что такое обогащение может возникнуть от ранних сверхновых типа Ia или парных сверхновых с нестабильностью, но наблюдаемые соотношения алюминий-кремний ([Al/Si] ≈ 0) не демонстрируют сильного эффекта нечётности-чётности, ожидаемого от парных сверхновых, что склоняет к происхождению из сверхновых типа Ia.
"Обогащение железом, наблюдаемое в эти ранние эпохи, указывает на быстрый цикл звездообразования и сверхновых взрывов," говорится в исследовании.
Полученные результаты демонстрируют способность JWST отслеживать накопление тяжёлых элементов в первых галактиках, предоставляя ограничения на сроки и характер ранней звёздной нуклеосинтезы.
