2731
Карликові галактики у нашому космічному сусідстві зберегли лише невелику частину кисню, який синтезували їхні зорі. Аналіз даних космічного телескопа Hubble для 37 таких систем показав, що в середньому вони утримують близько 11% виробленого кисню, а решта, ймовірно, була викинута у простір між галактиками. Про це йдеться в роботі проєкту GLOW (Galaxies Losing Oxygen via Winds), на яку звертає увагу видання Sci.News.
Як карликові галактики втрачають кисень
Кисень утворюється всередині зір, а отже спочатку він має перебувати в межах галактики. Астрономиня Ґрейс Телфорд (Grace Telford) з Університету Юти пояснює, що для того, аби кисень опинився за межами галактики, потрібні потужні джерела енергії — масивні зорі та вибухи наднових, які здатні виштовхувати газ у міжгалактичний простір.
У проєкті GLOW команда досліджувала карликові галактики на відстанях до приблизно 19,5 мільйона світлових років від Землі. Їхні зоряні маси лежать у діапазоні від близько 3 мільйонів до 3 мільярдів мас Сонця. Це невеликі, але газонасичені системи, де активно формуються нові зорі.
Перепис кисню: скільки мало б бути і скільки є
Щоб оцінити, скільки кисню мала б виробити кожна галактика, дослідники використали спостереження окремих зір Hubble і відновили історію зореутворення для кожної системи. На основі цієї історії вони підрахували очікувану кількість кисню, що мала з’явитися за весь час існування галактики.
Потім команда оцінила, скільки кисню реально міститься в газі, зорях і пилу всередині цих галактик. Виявилося, що вони зберегли лише від 4% до 25% виробленого кисню, у середньому близько 11%. Майже весь утриманий кисень перебуває в газі, а не в зорях чи пилу.
Решта кисню, за інтерпретацією авторів, була винесена з галактик потоками газу, які запускають вибухи наднових. Ідея про те, що наднові «видувають» метали з карликових галактик, існувала давно, але це дослідження вперше дає кількісну оцінку масштабів втрат.
Вплив оточення та роль газових гало
Команда також порівняла, як утримання кисню пов’язане з оточенням галактик. Ті карликові системи, що розташовані далі ніж приблизно 3,3 мільйона світлових років від масивного сусіда, послідовно зберігали менше ніж 15% свого кисню.
Натомість галактики у щільніших регіонах або ближче ніж 3,3 мільйона світлових років до великої галактики демонстрували значно більший розкид значень, включно з найвищими показниками збереження кисню. Це може означати, що частина кисню повертається назад у ці галактики, або ж вони захоплюють уже збагачений газ від сусідів.
Залишається відкритим питання: де саме перебуває «зниклий» кисень — у гало гарячого газу навколо галактик, так званому циркумгалактичному середовищі, чи він узагалі втік за межі їхнього гравітаційного впливу.
Попередні ультрафіолетові спостереження сильно іонізованого кисню пояснюють лише близько 1–7% від загальної кількості, яку мали б виробити галактики. Після поправок на інші стани іонізації автори оцінюють, що газові гало можуть містити приблизно 5–35% кисню. Отже, значна частка елементу, ймовірно, все ж таки покинула ці системи.
Моделі проти спостережень
Астрономи порівняли свої результати з трьома космологічними комп’ютерними моделями. Усі вони відтворюють відому залежність між масою галактики та її металічністю (вмістом важких елементів), але водночас передбачають, що карликові галактики мають утримувати більше металів, ніж показують спостереження.
Використовуючи спрощену модель еволюції галактик, дослідники з’ясували, що найкраще дані описує сценарій, у якому:
- потоки газу виносять пропорційно більше маси з менших галактик;
- газ, що вилітає, приблизно вдвічі багатший на метали, ніж середній міжзоряний газ усередині галактики;
- приплив газу на ці галактики пригнічений приблизно на 40%.
Такий підхід дозволяє узгодити спостережувану нестачу кисню з теоретичними уявленнями про формування та еволюцію карликових систем.
Чому саме кисень і чому це важливо
Головна дослідниця GLOW Крістен Вінґфілд МакКвінн (Kristen B.W. McQuinn) з Інституту космічного телескопа та Ратґерського університету пояснює, що кисень обрали з практичних міркувань. Це один із основних елементів, які утворюються в зорях, і його зручно відстежувати в різних середовищах.
Вимірюючи, скільки кисню створюють зорі, як він розподіляється всередині галактик і за їхніми межами, астрономи отримують ключ до розуміння еволюції галактик. Це також показує, як і наскільки галактики збагачують міжгалактичний простір — середовище, з якого згодом можуть формуватися нові покоління зір і галактик.
Результати дослідження опубліковано в журналі Astrophysical Journal.
Карликові галактики поблизу Чумацького Шляху втратили більшість кисню з’явилася спочатку на Цікавості.
