Нулевая металличность: JWST обнаружил реликтовую галактику времен космической зари
Современная космология, основанная на модели Большого взрыва, предполагает, что первые галактики и звезды должны были состоять практически только из водорода и гелия — элементов, образовавшихся в ходе первичного нуклеосинтеза. Более тяжелые элементы, условно называемые в астрофизике «металлами», появились позже в результате термоядерных реакций в недрах первых поколений звезд.
Эти гипотетические звезды, относящиеся к населению III, по теоретическим расчетам должны были обладать крайне низкой металличностью или вообще не содержать элементов тяжелее гелия. Однако до последнего времени астрономам не удавалось обнаружить ни одной галактики, полностью соответствующей этим критериям.
Открытие галактики AMORE6, описанное в исследовании группы ученых под руководством Такахиро Моришиты, может стать первым убедительным свидетельством существования таких первозданных галактик. Эта галактика была зафиксирована при красном смещении z = 5,725, что означает, что наблюдаемый свет был испущен, когда возраст Вселенной составлял около 900 миллионов — 1 миллиард лет. Хотя AMORE6 относится к одним из самых ранних известных объектов, она не является столь древней, как некоторые другие галактики, обнаруженные космическим телескопом Джеймс Уэбб (JWST).
Ключевой особенностью AMORE6 стало отсутствие в ее спектре линии [O III], при этом была зафиксирована линия Hβ, свидетельствующая об активном звездообразовании. Это указывает на практически полное отсутствие в межзвездной среде галактики элементов тяжелее гелия. Дополнительными характеристиками, подтверждающими ее уникальность, стали чрезвычайно компактная морфология и малая звездная масса, что хорошо согласуется с теоретическими моделями звездообразования в условиях почти нулевой металличности.
Обнаружение стало возможным благодаря эффекту гравитационного линзирования, который усилил излучение галактики и позволил провести более детальный анализ ее свойств. Это открытие имеет принципиальное значение для современной космологии, так как подтверждает ключевое предсказание модели Большого взрыва о существовании объектов, сформировавшихся в практически первозданной среде.
Однако обнаружение такой галактики в эпоху, когда Вселенной было уже около миллиарда лет, стало неожиданностью для научного сообщества. Согласно современным представлениям, к этому времени большинство галактик уже должно было содержать заметное количество металлов благодаря взрывам сверхновых. Этот факт указывает на возможные пробелы в понимании темпов химической эволюции ранней Вселенной и требует пересмотра некоторых аспектов существующих моделей.
Авторы исследования подчеркивают необходимость дополнительных наблюдений для окончательного подтверждения нулевой металличности AMORE6. Особое внимание следует уделить поиску других спектральных линий, которые могли бы указать на наличие даже минимальных количеств тяжелых элементов. Кроме того, обнаружение аналогичных объектов на разных красных смещениях поможет уточнить, насколько распространенными были такие галактики в ранней Вселенной.
Открытие AMORE6 представляет собой значительный шаг в изучении эпохи первых звезд и галактик. Если нулевая металличность этой галактики получит окончательное подтверждение, это станет прямым доказательством существования звезд населения III и позволит существенно уточнить модели химической эволюции Вселенной. Вместе с тем, неожиданно поздний возраст обнаруженного объекта свидетельствует о том, что современные представления о ранних этапах космической истории все еще требуют серьезной доработки и уточнения.