Tri galaksije iz ranog svemira izbacivale su plin obogaćen ugljikom, kisikom i silicijem, pokazuje analiza podataka teleskopa James Webb. Svjetlost koja je do nas putovala više od 13 milijardi godina otkriva da su se ti elementi širili izvan galaksija manje od milijardu godina nakon Velikog praska.
Astronomi su spektrografom NIRSpec proučili svjetlost plina oko galaksija. Atomi i ioni u plinu upijaju svjetlost na točno određenim valnim duljinama, pa u spektru ostaju prepoznatljive crte. One otkrivaju sastav plina, a njihov pomak pokazuje kako se plin kreće.
Plin je izlazio iz mladih galaksija
Astronomi su u spektrima pronašli apsorpcijske crte ugljika, kisika i silicija. Pomak tih crta prema kraćim, plavim valnim duljinama pokazuje da se plin kretao prema nama. Budući da se nalazio ispred galaksija, istraživači to tumače kao znak da je istjecao iz njih u okolni prostor. Procijenjene brzine iznosile su od oko 50 do 250 kilometara u sekundi.
Teži elementi nastaju u zvijezdama. Supernove i zvjezdani vjetrovi mogu ih izbaciti u okolni prostor, gdje se plin miješa s međugalaktičkom tvari. Dio se kasnije može vratiti u galaksiju i sudjelovati u stvaranju novih zvijezda. Astronomi taj kružni tok materijala proučavaju kako bi bolje razumjeli rast galaksija i promjene njihova kemijskog sastava.
Teorijski modeli već su dugo predviđali takve izljeve, no teško ih je izravno izmjeriti na velikim udaljenostima. Znanstvenici su prikupili gotovo 30 sati opservacija teleskopa Webb i analizirali spektre brojnih galaksija. Izljeve plina jasno su prepoznali u samo trima galaksijama.
Što to znači za prve zvijezde?
Nakon Velikog praska svemirom su prevladavali vodik i helij. Teži elementi pojavili su se tek kada su se oblikovale prve zvijezde. Supernove i zvjezdani vjetrovi širili su ih u okolni prostor i postupno mijenjali sastav plina iz kojeg su nastajale nove zvijezde. Potraga za prvim zvijezdama koje su promijenile svemir uključuje i proučavanje količine teških elemenata u okolnom plinu.
Rani izljevi mogli su obogatiti plin u susjedstvu galaksija i promijeniti uvjete za nastanak novih zvijezda. To je važno za potragu za zvijezdama populacije III, prvom generacijom koja je nastala gotovo isključivo od vodika i helija. Teleskop Webb dosad nije izravno potvrdio postojanje tih zvijezda. Za odgovor će biti potrebne osjetljivije analize sastava plina oko još udaljenijih galaksija.
Tri galaksije u ovoj studiji potvrđuju da su se izljevi događali već u prvoj milijardi godina svemira, ali ne otkrivaju koliko su bili česti. Veći uzorak pomoći će utvrditi koliko su daleko galaksije izbacivale plin obogaćen težim elementima.
