Изучая изображения удалённых от нас районов Вселенной, свет от которых показывает их такими, какими они были через 0,5–1,5 млрд лет после Большого взрыва, адъюнкт-профессор Стивен Финкельстейн из Техасского университета в Остине (США) обнаружил, что уже тогда галактики были богаты пылью не меньше, чем нынешний Млечный Путь.

Поскольку для формирования пыли критически важно наличие элементов тяжелее водорода, астрономы полагают, что уже к этому весьма древнему периоду значительное количество светил прошло все стадии звёздной эволюции и взорвалось сверхновыми, успев напитать окружающее пространство нужными элементами.

Галактики с красным смещением 4 (12,2 млрд лет назад), как и галактики с бóльшим смещением (до 12,9 млрд лет назад), часто демонстрирует количество кремния и углерода, не уступающее Млечному Пути. (Здесь и ниже илл. S. Finkelstein / CANDELS.)

Рассматриваемая работа велась по проекту CANDELS (the Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey); всего исследователи проанализировали данные от 3 тыс. галактик эпохи, отстоящей от нас на 12,2–13,2 млрд лет.

По словам г-на Финкельстейна, предыдущие исследования по этой теме (не исключая его собственных) подчёркивали, что ранние галактики были свободны от пыли, поскольку вещества, необходимые для её возникновения, ещё не появились в недрах звёзд за те считанные сотни миллионов лет, что прошли с начала звездообразования. Однако сегодняшние, более репрезентативные наблюдения недвусмысленно показали, что массивные галактики уже тогда были полны пыли в виде частичек углерода и кремния — элементов, намного более тяжёлых, чем водород и гелий, доминировавшие во Вселенной на ранних стадиях и всё ещё преобладающие в ней сейчас.

«Эти результаты очень важны, потому что те же самые элементы, которые составляют частички пыли, необходимы для формирования планет, — поясняет Стивен Финкельнстейн, из чего следует, что условия для активнейшего планетообразования имели место уже в первый миллиард лет после Большого взрыва. — Присутствие пыли означает, что предыдущее поколение звёзд жило и умерло [чтобы образовать элементы, из которых состоит пыль]. Так что, когда мы сможем заглянуть даже дальше при помощи космического телескопа Джеймса Уэбба, там, должно быть, найдётся очень много достойного нашего внимания!»

Центральная линия показывает количество пыли в галактике NGC 1705 (почти нет пыли). В галактиках, наблюдаемых с 850 млн лет после Большого взрыва, количество пыли (и тяжёлых элементов) становится относительно высоким.

И действительно, такая активность наработки тяжёлых элементов в недрах ранних звёзд, которая смогла бы обеспечить насыщенность веществами тяжелее гелия, заслуживает самого пристального внимания: и количественно, и качественно она должна существенно отличаться от картины, наблюдаемой как в Млечном Пути, так и в его окрестностях.

Соответствующее исследование опубликовано в Astrophysical Journal, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Обсерватории Макдональда при Техасском университете в Остине.