O galaxie care inregistreaza recorduri, infometata cu oxigen, ar putea fi plina de metralla gigantica a stelelor

Cea mai saraca galaxie de formare a stelelor sarace in oxigen a gasit vreodata indicii ca primele galaxii care au aparut dupa nasterea universului au sclipit cu stele supermasive care au lasat in urma gauri negre mari.

Astfel de galaxii sunt rare acum, deoarece aproape imediat ce o galaxie initiaza formarea stelelor, stelele masive produc cantitati uriase de oxigen, care este cel mai abundent element din cosmos dupa hidrogen si heliu. Astronomii premiaza putinele astfel de galaxii gasite aproape de casa, deoarece ofera o privire asupra conditiilor in universul timpuriu , inainte ca stelele sa produca mult oxigen.

Raportul oxigen-hidrogen al noii galaxii – o masura standard a abundentei relative de oxigen in cosmos – este cu mult sub 2 la suta din cel al soarelui , relateaza cercetatorii intr-o lucrare care va aparea in Astrophysical Journal si a postat online pe 22 martie la arXiv.org .

,,Este destul de dificil sa ridici un obiect atat de rar”, spune astrofizicianul Takashi Kojima, care, alaturi de colegi, a facut descoperirea in timp ce se afla la Universitatea din Tokyo.

Numita HSC J1631 + 4426, galaxia de record, gasita prin utilizarea Telescopului Subaru din Hawaii, se afla la 430 milioane de ani lumina de Pamant in constelatia Hercule. Galaxia este o pitica, cu mult mai putine stele pentru a crea oxigen decat are Calea Lactee. Cele relativ putine stele au dat runtului doar un varf de oxigen: un atom de oxigen pentru fiecare 126.000 de atomi de hidrogen. Aceasta reprezinta doar 1,2 pana la 1,6% din nivelul de oxigen din soare.

,,Orice galaxie noua este buna”, spune Trinh Thuan, un astronom de la Universitatea din Virginia din Charlottesville, care a ajutat la gasirea campionului anterior acum patru ani. ,,Numaram numarul [galaxiilor foarte sarace in oxigen] din palma noastra”. Raportul oxigen-hidrogen al noii galaxii este de 83% fata de titularul recordului anterior, J0811 + 4730, care se afla la 620 milioane de ani lumina distanta in constelatia Lynx.

O galaxie nou descoperita are doar aproximativ jumatate din raportul oxigen-hidrogen al lui I Zwicky 18 (in imagine), care detinea odinioara recordul pentru cea mai saraca galaxie cu formare de stele cunoscuta.

In HSC J1631 + 4426, Kojima si colegii sai gasesc, de asemenea, abundente ciudate ale unui alt element chimic: fierul. Desi cantitatea totala de fier din galaxie este scazuta, ,,am descoperit ca raportul abundentei fier-oxigen este surprinzator de ridicat”, spune el.

Acelasi tipar apare si in galaxia saraca in oxigen din Lynx. In contrast, stelele antice din Calea Lactee au, de obicei, putin fier fata de oxigen. Asta pentru ca stelele nou-nascute isi obtin cea mai mare parte din fier din exploziile stelelor de lunga durata. Aceste explozii nu avusesera loc pana cand s-au format cele mai vechi stele ale Caii Lactee. Dar in cele doua galaxii aproape curate, cantitatea de fier in raport cu oxigenul este la fel de mare ca si cea a soarelui, care a dobandit cantitati mari de ambele elemente de la generatiile anterioare de stele.

,,Acesta este un model foarte neobisnuit si nu este evident cum sa explic acest lucru”, spune Volker Bromm, astrofizician la Universitatea Texas din Austin, care nu a fost implicat in descoperire.

Chiar inainte ca Kojima sa-si castige doctoratul. in 2020, a dat peste o posibila explicatie: stelele cu masa mare din grupuri stelare dense au fuzionat pentru a face goliaturi stelare de peste 300 de ori mai mari decat soarele. Aceste superstaruri au explodat si si-au scufundat casele galactice atat cu fier, cat si cu oxigen, ducand la rapoarte ridicate fier-oxigen in cele doua galaxii primitive, precum si la o sursa a putinului oxigen existent acolo.

Nu se stie ca exista stele atat de masive in Calea Lactee moderna. Dar Kojima spune ca prezenta lor in cele doua galaxii care produc stele cele mai sarace in oxigen sugereaza ca si galaxiile primordiale le-au avut.

Cand superstarurile au murit, ar fi trebuit sa lase in urma gauri negre cu masa intermediara , care sunt de peste 100 de ori mai mari decat soarele ( SN: 9/2/20 ). Aceasta este de aproximativ 10 ori mai mare decat gaurile negre tipice, care se pot forma atunci cand stelele stralucitoare mor.

Echipa lui Kojima vede dovezi pentru aceste gauri negre mari in galaxia nou descoperita. Gazul care se invarte in jurul unor gauri negre atat de mari ar trebui sa se incalzeasca atat de mult incat sa emita fotoni cu energie ridicata sau particule de lumina. Datorita energiei lor ridicate, acesti fotoni ar rupe electroni chiar si din atomii de heliu, care se agata strans de electronii lor si vor transforma atomii in ioni incarcati pozitiv. Destul de sigur, galaxia din Hercule emite o lungime de unda de lumina albastra care provine din acesti ioni de heliu.

Galaxia de record este ,,o previzualizare interesanta a lucrurilor viitoare”, spune Bromm. In anii urmatori, spune el, se vor deschide telescoape enorme care vor gasi galaxii si mai extreme ( SN: 1/10/20 ). ,,Atunci vom avea un mod extraordinar de complementar de a invata despre universul timpuriu.”