U 37 obližnjih patuljastih galaksija astronomi su pronašli tek mali dio kisika koji su njihove zvijezde trebale proizvesti. Prema novoj analizi, u galaksijama je ostalo prosječno oko 11 posto tog elementa. Ostatak nedostaje u popisu njihove tvari, a još nije jasno zadržava li se u okolnom plinu ili je odnesen dalje u međugalaktički prostor.
Rezultati projekta GLOW, koji vodi Kristen B. W. McQuinn, objavljeni su 2. studenoga u časopisu The Astrophysical Journal. Istraživači su povezali arhivske snimke svemirskog teleskopa Hubble s drugim opažanjima kako bi usporedili količinu proizvedenog i sačuvanog kisika. Nalaz upućuje na to da male galaksije gube teže elemente učinkovitije nego što predviđaju sadašnje simulacije.
Zašto su pratili upravo kisik
Kisik je koristan trag kemijske povijesti galaksije. Nastaje u zvijezdama, relativno ga je lako mjeriti, a procesi njegove proizvodnje dovoljno su dobro poznati da astronomi mogu procijeniti koliko ga je neka zvjezdana populacija stvorila. U ovom istraživanju služi i kao pokazatelj ponašanja drugih težih elemenata.
Ti elementi ne ostaju nužno ondje gdje su nastali. Masivne zvijezde i eksplozije supernova predaju energiju okolnom plinu te mogu pokrenuti galaktičke vjetrove koji ga odnose izvan zvjezdanog diska. U galaksijama manje mase gravitacijsko je vezanje slabije, pa izbačeni materijal lakše napušta područje u kojem nastaju zvijezde.
GLOW je kratica engleskog naziva Galaxies Losing Oxygen via Winds, odnosno projekta koji istražuje gubitak kisika galaktičkim vjetrovima. Njegov cilj nije samo pronaći manjak, nego povezati nastanak zvijezda s kruženjem plina iz kojega će se oblikovati nove zvjezdane generacije.
Hubble je pomogao rekonstruirati prošlost galaksija
Tim je proučio 37 galaksija udaljenih manje od šest megaparseka. Dovoljno su blizu da Hubble na njihovim snimkama razluči pojedine zvijezde. Iz svojstava tih zvijezda moguće je rekonstruirati kako se stvaranje zvijezda mijenjalo kroz vrijeme i procijeniti njihov kemijski sastav.
Kako navodi NASA-ino priopćenje o istraživanju, korišteni su i podaci umirovljenog teleskopa Spitzer te radioteleskopskih sustava Very Large Array i Australia Telescope Compact Array. Različita opažanja omogućila su procjene mase zvijezda i plina, dok je analiza sastava plina pomogla odrediti koliko kisika galaksije danas sadrže.
Istraživači su zatim procijenili količinu kisika proizvedenog tijekom povijesti galaksija te je usporedili s količinom prisutnom u plinu, zvijezdama i prašini. To je svojevrsni kemijski popis galaksije: procjena onoga što je nastalo i onoga što se još može pronaći unutar njezina diska. Rezultat ovisi o opažanjima, ali i o pretpostavkama o proizvodnji elemenata u zvijezdama.
Zadržale su između četiri i 25 posto kisika
Analizirane galaksije zadržale su između četiri i 25 posto kisika nastalog u njihovim zvijezdama, uz prosjek od 11 posto. Gotovo sav zadržani kisik nalazi se u plinu. Postotci se odnose na ukupnu procijenjenu proizvodnju tog elementa, a ne na njegov udio u cjelokupnoj masi galaksije.
Pokazalo se i da okruženje može biti važno. Galaksije u gušćem susjedstvu i blizu masivnijih galaksija češće dosežu veće udjele zadržanog kisika. Autori to povezuju s mogućim razlikama u zadržavanju, povratku ili dotjecanju materijala. Sam rezultat ne razdvaja sve te procese.
Posebno je zanimljiva usporedba sa simulacijama. Neki modeli dobro reproduciraju poznatu vezu mase galaksije i njezina kemijskog sastava, ali istodobno predviđaju znatno više sačuvanog kisika nego što ga ova analiza nalazi. Poklapanje s jednom opaženom vezom zato još ne znači da model ispravno opisuje cijelo kruženje tvari.
Kamo je otišao ostatak?
U plinu koji okružuje patuljaste galaksije već je opažen ionizirani kisik. Još se, međutim, ne zna nalazi li se ondje glavnina nedostajućeg elementa ili je velik dio odnesen i izvan tog područja. Nova studija ne prikazuje izravno bijeg svih nedostajućih atoma, nego njihov manjak utvrđuje usporedbom proizvedene i zadržane količine.
Kozmos je ranije pisao o izljevima plina obogaćenog ugljikom, kisikom i silicijem iz mladih galaksija. Tamo je Webb promatrao daleki, rani svemir. Projekt GLOW razmjenu tvari istražuje u našem kozmičkom susjedstvu, gdje se zvjezdane populacije mogu proučavati mnogo podrobnije.
Sljedeći je korak proširiti istraživanje na galaksije još manje mase i slabijeg sjaja te detaljnije proučiti masivne zvijezde u postojećem uzorku. Time bi se moglo utvrditi koliko kisika ostaje dostupan za nove zvijezde, koliko se privremeno zadržava oko galaksije, a koliko trajno obogaćuje prostor između galaksija.
