Galaxiile pitice pierd aproape tot oxigenul produs de stele
O analiză bazată pe datele Telescopului Spațial Hubble al NASA arată că zeci de galaxii mici conțin mult mai puțin oxigen decât cantitatea pe care stelele lor sunt estimate să o fi produs. Cercetătorii, printre care un astrofizician de la Universitatea Rutgers, au studiat 37 de galaxii pitice, mult mai mici decât Calea Lactee și aflate la cel mult 22 de milioane de ani-lumină de Pământ. Rezultatele au fost publicate în The Astrophysical Journal.
Echipa a comparat estimările privind oxigenul generat de stele cu cantitatea rămasă în stele, gaz și praf. Galaxiile au păstrat între 4% și 25% din oxigen, cu o medie de aproximativ 11%. Oxigenul, al treilea element ca abundență în univers după hidrogen și heliu, este relativ ușor de detectat și măsurat, ceea ce îl face un indiciu util pentru urmărirea mișcării altor elemente produse de stele.
„Oxigenul este unul dintre elementele principale formate de stele”, a declarat Kristen Wingfield McQuinn, profesoară asociată în Departamentul de Fizică și Astronomie din cadrul Rutgers School of Arts and Sciences și coautoare a studiului. „Așadar, din motive practice am ales oxigenul.” Ea coordonează proiectul GLOW – Galaxies Losing Oxygen via Winds –, care examinează cât oxigen produc stelele, cât păstrează galaxiile și cât scapă în spațiul înconjurător.
Unde a ajuns oxigenul? Concluziile sugerează că vânturile galactice, fluxuri de gaz antrenate spre exterior de energia stelelor masive și a exploziilor stelare, îndepărtează oxigenul mai eficient decât prezic modelele computerizate actuale. Aceste explozii, numite supernove, au loc atunci când anumite stele ajung la finalul vieții.
„Știm că oxigenul trebuie să fi fost cândva în interiorul galaxiilor, deci a fost eliminat”, a spus Grace Telford, profesoară asistentă la Universitatea din Utah și coautoare a studiului. „Iar pentru asta este nevoie de energia stelelor masive și a exploziilor de supernovă pentru a împinge materialul din galaxiile gazdă în spațiul dintre galaxii.”
Cercetătorii au folosit imagini Hubble colectate anterior pentru a distinge stele individuale din aceste galaxii. Luminozitatea și culorile stelelor i-au ajutat să reconstituie când s-au format stelele și cum s-a schimbat compoziția chimică a galaxiilor. Imaginile au fost combinate cu date de la Telescopul Spațial Spitzer al NASA, retras din funcțiune, și de la observatoarele terestre Very Large Array și Australia Telescope Compact Array, pentru a estima oxigenul produs și cantitatea rămasă.
Toate cele 37 de galaxii sunt suficient de apropiate pentru ca Hubble să poată distinge stele individuale, în loc să le vadă lumina amestecată. Majoritatea galaxiilor pitice cunoscute sunt prea îndepărtate pentru un asemenea nivel de detaliu. Deși astronomii bănuiau că galaxiile elimină o fracțiune mare din oxigen și alte elemente grele, ei nu au stabilit pe deplin unde ajung aceste elemente. Un studiu anterior din 2014, care a examinat galaxii similare Căii Lactee aflate încă în formare de stele, a constatat că mare parte din oxigenul lor părăsise corpurile principale ale galaxiilor, iar o parte fusese detectată în norii uriași de gaz din jurul lor – regiune numită de astronomi mediu circumgalactic.
În cadrul studiului GLOW, McQuinn și echipa sa au extins cercetarea la galaxii mai mici, cu mase și medii înconjurătoare variate. Alți cercetători au detectat oxigen în gazul din jurul galaxiilor pitice, dar oamenii de știință nu știu încă dacă cea mai mare parte a oxigenului lipsă rămâne acolo sau a ajuns mai departe, în spațiul dintre galaxii.
McQuinn este șefa misiunii pentru Centrul de Operațiuni Științifice al noului Telescop Spațial Nancy Grace Roman al NASA, de la Institutul de Științe al Telescopului Spațial din Baltimore. Ea speră să studieze în viitor galaxii și mai mici din universul apropiat și are aprobat un program de utilizare a telescopului Roman pentru a găsi astfel de galaxii slabe și minuscule pe o zonă largă a cerului. După identificarea lor, McQuinn vrea să folosească Hubble și Telescopul Spațial James Webb al NASA pentru a le studia stelele în detaliu, ceea ce ar ajuta-o să reconstituie când s-au format stelele și cum s-a schimbat formarea stelară de-a lungul miliardelor de ani.
Telford intenționează să folosească Hubble pentru a studia stele masive individuale din unele dintre galaxiile GLOW, pentru a examina proprietățile stelelor care produc oxigen și contribuie la eliminarea lui din galaxii. „A putea urmări cât oxigen se produce și apoi cât este distribuit în interiorul și în afara galaxiilor ne ajută să înțelegem evoluția galaxiilor”, a spus McQuinn. „Ne ajută de asemenea să aflăm unde și cât de mult îmbogățesc galaxiile spațiul dintre ele, numit mediu intergalactic.”
