Космическое формирование галактик и эволюция металлов

Астрономы называют все элементы тяжелее гелия «металлами», включая те, что обычно находятся в газообразном состоянии. В результате Большого взрыва образовались только водород и гелий (и следы лития), а «металлы» были созданы позже в звёздных процессах. Содержание металлов в межзвёздной среде (МЗС) галактик — их металличность — таким образом, количественно характеризует совокупные звёздные процессы, управляющие эволюцией галактик.

Металличность газовой фазы МЗС (исключая пыль) тесно связана с историей звездообразования галактики и может быть определена с помощью оптических спектроскопических наблюдений атомных линий, особенно ярких линий ионизированного кислорода и неона. Другой ключевой процесс, влияющий на металличность, — это потоки газа как из галактики (под действием сверхновых или других процессов), так и в галактику из межгалактической среды.

Эволюция металличности галактик во времени стала одним из самых интересных вопросов в космологии, поскольку она показывает, как звёзды повлияли на элементный состав Вселенной за примерно 13 миллиардов лет с момента их появления (примерно через 100+ миллионов лет после Большого взрыва).

Астроном CfA Моджеган Азади входит в команду, проводящую обзор MOSDEF — четырёхлетнюю программу с использованием спектрометра MOSFIRE на телескопе Кек I для получения оптических спектров около 450 галактик в эпохи от 1.7 до 4.5 миллиардов лет после Большого взрыва.

Астрономы измерили металличность каждой галактики в выборке и пришли к выводу, что многие закономерности, связывающие металличность в локальной Вселенной, действовали и в те ранние времена. Например, соотношение между металличностью галактики и её звёздной массой, а также корреляция между металличностью и скоростью звездообразования остались примерно такими же.

Эти важные новые результаты указывают на то, что процессы, управляющие ростом содержания элементов в галактиках — будь то потоки газа или звездообразование, — оставались примерно в той же форме на протяжении по крайней мере последних 12 миллиардов лет.