От редакции. «Про Металл» уже рассказывал о перспективах космической металлургии. Там много различных сегментов. Можно собирать космический мусор и делать из него новые спутники прямо на космических станциях. Для этого нужен только 3D-принтер для металла.
Инженеры компании Airbus давно вынашивают идею создать лунный металлургический комбинат, благо на Луне много пространства и нет экологов. Это всё уже не совсем фантастика.
Но ведь есть и так называемый дальний космос. Человек пока там не был, но с помощью современных мощных телескопов уже может понимать, что там находится.
Не так давно астрономы обнаружили во Вселенной новые галактики, богатые самыми разными химическими элементами, в том числе и металлами. Как знать, может лет через сто добывать их будут уже там. Предлагаем перевод материала, размещённого на научном портале Cornell Chronicle (США).
Инженеры компании Airbus давно хотят построить лунный металлургический комбинат.
Сканируя первые изображения известной ранней галактики, сделанные космическим телескопом «Джеймс Уэбб» NASA (JWST), астрономы Корнелльского университета (США) были заинтригованы, увидев светящуюся каплю вблизи её внешнего края.
Главной первоначальной целью исследования с помощью орбитальной инфракрасной обсерватории была SPT0418-47, находящаяся в созвездии Часов одна из самых ярких галактик ранней Вселенной. Её далёкий свет преломлялся и усиливался гравитацией фоновой галактики в круг, называемый «кольцом Эйнштейна».
Но углублённое изучение более ранних данных JWST, опубликованных прошлой осенью, привело к удивительному открытию: галактика-компаньон SPT0418-47, ранее скрытая за светом фоновой галактики, как ни странно, уже сменила несколько поколений звёзд, несмотря на её молодой возраст, оцененный в 1,4 млрд лет.
«Мы обнаружили, что эта галактика изобилует химическими веществами, чего никто из нас не ожидал, — заявил Бо Пэн, докторант астрономии, руководивший анализом данных. — JWST меняет наш взгляд на эти процессы и открывает новые возможности для изучения того, как звёзды и галактики формировались в ранней Вселенной».
Пэн является ведущим автором научной работы «Открытие пылевого, химически зрелого компаньона галактики со вспышкой звездообразования при величине красного смещения z ~ 4 на основании ранних данных, полученных с помощью JWST», которую опубликовало 17 февраля 2023 года издание «Astrophysical Journal Letters».
Территория Корнелльского университета.
«Более ранние изображения того же «кольца Эйнштейна», полученные ALMA, комплексом радиотелескопов в чилийской пустыне Атакама, содержали намёки на наличие галактики-компаньона, полностью подтверждённые JSWT, но тогда их нельзя было интерпретировать как нечто бОльшее, чем случайный шум», — сказал Амит Вишвас, доктор философии и научный сотрудник Корнелльского центра астрофизики и планетарных наук (CCAPS), являющийся вторым автором вышеупомянутой научной статьи.
Исследуя спектральные данные, встроенные в каждый пиксель изображения, которое было получено с помощью установленного на JWST прибора NIR Spec, Пэн выявил два новых источника излучения внутри кольца. Учёный установил, что они являются изображением новой галактики, гравитационно линзированной той же самой фоновой галактикой, которая создала кольцо, хотя открытые новые источники излучения были в 8–16 раз слабее. Мощность инфракрасного зрения JWST действительно поражает!
Дальнейший анализ химического состава излучения подтвердил, что сильные эмиссионные линии атомов водорода, азота и серы демонстрируют схожие красные смещения — показатель того, насколько свет от галактики растягивается в более длинные, красные волны спектра по мере удаления от точки наблюдения.
Это позволило определить, что обе галактики находятся примерно на одинаковом расстоянии от Земли (рассчитанном исходя из величины красного смещения около 4,2, что соответствует порядка 10% возраста Вселенной) и в одном и том же районе.
Во Вселенной мы видим все большее количество новых галактик.
Чтобы подтвердить своё открытие, исследователи вернулись к более ранним наблюдениям ALMA. Они обнаружили, что линия излучения ионизированного углерода точно соответствует красному смещению, наблюдаемому JWST. «Это действительно помогло, — сказал Вишвас. — Поскольку у нас имеется несколько эмиссионных линий, сдвинутых на абсолютно одинаковую величину, нет никаких сомнений в том, что эта новая галактика находится там, где мы думаем».
По оценкам учёных, галактика-компаньон, которую они назвали SPT0418-SE, находилась в пределах 5 килопарсеков от кольца (Магеллановы облака, спутники Млечного Пути, находятся на расстоянии около 50 килопарсеков).
Такая близость предполагает, что галактики должны взаимодействовать друг с другом и, возможно, даже сливаться. Это наблюдение способствует лучшему пониманию того, как ранние галактики могли эволюционировать в более крупные.
Две галактики, ставшие объектом изучения, имеют скромную массу, характерную для галактик в ранней Вселенной, при этом SPT0418-SE относительно легче и менее запылена, что делает её излучение более голубым, чем у кольца с обилием космической пыли. Основываясь на изображениях близлежащих галактик с похожими характеристиками излучения, исследователи предполагают, что они могут находиться «в массивном ореоле тёмной материи с ещё не обнаруженными соседями».
Галактики могут взаимодействовать друг с другом и, возможно, даже сливаться.
Самым удивительным в этих галактиках, учитывая их возраст и массу, была зрелая металличность — количество элементов тяжелее водорода и гелия, таких как углерод, кислород и азот — что, как говорят исследователи, напоминает наше Солнце.
Однако если Солнце, чей возраст около 4 млрд лет, и которое унаследовало бОльшую часть своих металлов от предыдущих поколений звёзд, нарабатывавших эти химические элементы примерно 8 млрд лет, то галактики SPT0418-47 и SPT0418-SE мы наблюдаем в период, когда Вселенной было меньше 1,5 млрд лет.
«Мы видим остатки по крайней мере пары поколений звёзд, живших и умерших в течение первого миллиарда лет существования Вселенной, чего мы обычно не наблюдаем, — сказал Вишвас. — Мы предполагаем, что процесс формирования звёзд в этих галактиках отличался исключительно большой скоростью и начался очень рано. Это, в частности, позволяет объяснить измеренное содержание азота по отношению к кислороду, поскольку это соотношение является надёжным показателем того, сколько поколений звёзд жили и умерли».
Исследователи представили предложения о проведении новых наблюдений с помощью JWST за кольцом и его компаньоном, чтобы согласовать потенциальные различия, наблюдаемые между оптическим и дальним инфракрасным диапазоном. «Мы всё ещё продолжаем работать над изучением этой галактики, — заявил Пэн. — Тут есть что исследовать».
Перевод Виктора Симионова
