Кои звезди играят най-голяма роля в обогатяването с химикали?

Може би най-великият инструмент, с който разполагат астрономите, е възможността да погледнат назад във времето.

Тъй като на звездната светлина й е необходимо време, за да достигне до нас, астрономите могат да наблюдават историята на космоса, като улавят светлината на далечни галактики. Ето защо обсерватории като космическия телескоп „Джеймс Уеб“ (JWST) са толкова полезни. С него можем да изучаваме в детайли как са се формирали и еволюирали галактиките. Сега сме на етап, в който наблюденията ни позволяват да потвърдим дългогодишни галактически модели, както показва едно скорошно проучване.

Този конкретен модел се отнася до това как галактиките се обогатяват химически. В ранната Вселена е имало предимно само водород и хелий, така че първите звезди са били масивни и без планети. Те умирали бързо и изхвърляли по-тежки елементи, от които можели да се образуват по-сложни звезди и планети. Всяко поколение добавя още елементи към сместа.

Тъй като обаче в една галактика има множество звезди - от сини свръхгиганти до червени джуджета, кои звезди играят най-голяма роля в обогатяването с химикали?

Един от моделите твърди, че това са най-масивните звезди. Това е логично, защото гигантските звезди се взривяват като свръхнови, когато умират. Те изхвърлят обогатените си външни слоеве дълбоко в космоса, което позволява на материала да се смеси в големи молекулярни облаци, от които могат да се образуват нови звезди. Но преди около 20 години друг модел твърдеше, че по-малките, подобни на Слънцето звезди играят по-голяма роля.

Звезди като Слънцето обаче не умират при мощни експлозии. След милиарди години Слънцето ще се превърне в червена звезда гигант. В отчаяния си опит да продължи да гори ядрото на подобна на Слънцето звезда се нагрява значително, за да се разтопи хелий, а дифузните му външни слоеве набъбват. На диаграмата на Херцшпрунг-Ръсел те са известни като звезди от асимптотичния гигантски клон (AGB). Въпреки че всяка AGB звезда може да изхвърли по-малко материал в междузвездното пространство, те са много по-често срещани от гигантските звезди. Затова моделът твърди, че AGB звездите играят по-голяма роля в обогатяването на галактиките.

И двата модела имат своите силни страни, но доказването на модела на AGB пред модела на гигантските звезди ще се окаже трудно. Лесно е да се наблюдават свръхнови в галактики, отдалечени на милиарди светлинни години. Не така стоят нещата с AGB звездите обаче. Благодарение на JWST сега можем да проверим модела AGB.

С помощта на JWST в изследването са разгледани спектрите на 3 млади галактики. Тъй като камерата NIRSpec на „Джеймс Уеб“ може да заснема инфрачервени спектри с висока разделителна способност, екипът може да види не само наличието на определени елементи, но и тяхното относително изобилие. Те откриха силно присъствие на въглеродни и кислородни ленти, което е обичайно за остатъците от AGB, но също така и наличие на по-редки елементи като ванадий и цирконий. Като цяло, това сочи към тип AGB звезда, известна като термично пулсираща AGB или TP-AGB.

Много червени гигантски звезди навлизат в пулсираща фаза в края на живота си. Горещото ядро набъбва във външните слоеве, нещата се охлаждат малко и гравитацията компресира звездата малко, което нагрява ядрото и целият процес започва отначало. Това изследване показва, че TP-AGB са особено ефективни в обогатяването на галактиките, като по този начин потвърждават 20-годишния модел. | БГНЕС