Карликовые галактики удерживают в среднем около 11% кислорода, который произвели их звёзды. В худшем случае это 4%, в лучшем — 25%. К такому выводу пришёл проект GLOW, который возглавляет Кристен Уингфилд Макуин из Университета Рутгерса. Команда изучила 37 близких галактик по данным телескопа «Хаббл». Результаты 2 ноября 2026 года вышли в журнале The Astrophysical Journal.
Куда делся остальной кислород, пока никто не знает. При этом компьютерные модели предсказывают, что карликовые галактики должны удерживать его больше.
Почему выбрали именно эти 37 галактик
GLOW расшифровывается как «Галактики, которые теряют кислород из-за ветров». Проект финансируют НАСА и Национальный научный фонд США. Галактики выбрали потому, что, согласно теории, сверхновые легче всего выбрасывают из них кислород. Кроме того, они достаточно близко, и «Хаббл» различает в них отдельные звёзды. У большинства известных карликовых галактик это не получается. По данным Рутгерса, расстояние до них — до 22 миллионов световых лет, а Sci.News называет 19,5 миллиона. В такой галактике от нескольких тысяч до сотен миллионов звёзд.
Кислород выбрали по практическим причинам. После водорода и гелия это самый распространённый элемент. Его легко обнаружить, а то, как его производят звёзды, хорошо изучено.
Как считают, сколько кислорода пропало
Расчёт состоит из двух частей. Сначала астрономы по яркости и цвету отдельных звёзд восстанавливают, когда в галактике рождались звёзды и сколько их было. Из этого они вычисляют, сколько кислорода звёзды произвели за всё время существования. Потом измеряют, сколько кислорода есть сейчас в звёздах, в газе и в пыли. Данные получены с уже устаревшего космического телескопа «Спитцер» и с радиотелескопов Very Large Array и Australia Telescope Compact Array.
Это как на кухне: известно, сколько муки купили за годы, а в кладовой осталась всего одна десятая. По данным Sci.News, почти весь оставшийся кислород находится в газе, а не в звёздах или пыли.
Галактики, которые находятся дальше чем в 3,3 миллиона световых лет от крупного соседа, удерживают меньше 15% своего кислорода. У галактик в более плотной среде или рядом с большой галактикой разброс больше. Среди них больше всего самых высоких значений.
Ветры от сверхновых и куда уходит кислород
Главные подозреваемые — галактические ветры, то есть потоки газа, которые покидают галактику. Грейс Телфорд из Университета Юты, соисследователь проекта, объясняет: «you need energy from massive stars and supernova explosions to drive material out of the host galaxies». Иначе говоря, чтобы газ вышел из галактики, нужна энергия массивных звёзд и взрывов сверхновых.
Но модели расходятся с наблюдениями. Три космологические симуляции, о которых пишет Sci.News, воспроизводят связь между массой галактики и количеством тяжёлых элементов в ней. Однако они предсказывают, что карликовые галактики удерживают больше металлов, чем видно на деле. НАСА пишет, что ветры, судя по всему, выбрасывают кислород лучше, чем предполагают нынешние модели. В Рутгерсе добавляют: симуляции ожидали, что значительная часть кислорода уйдёт, а наблюдения показывают, что его осталось ещё меньше.
Второй неясный вопрос — куда уходит потерянный кислород. Он может находиться в окологалактической среде, то есть в газовом ореоле вокруг галактики. Или он мог покинуть её окрестности и добраться до пространства между галактиками. Другие исследования уже находили кислород в газе вокруг карликовых галактик, но не говорят, сколько пропавшего кислорода там. По данным Sci.News, наблюдения сильно ионизированного кислорода в ультрафиолетовом диапазоне охватывают только 1–7% от произведённого. Авторы внесли поправку на другие состояния ионизации и оценили, что ореол может удерживать 5–35%.
Остаётся открытым и вопрос, что означает разброс у галактик в плотной среде. Либо кислород возвращается обратно, либо они забирают газ, который уже обогатили соседи. Простая модель лучше всего подходит к данным, если ветер уносит пропорционально больше массы из малых галактик. Кроме того, выброшенный газ должен быть примерно вдвое богаче металлами, чем межзвёздный, а приток нового газа — подавлен примерно на 40%.
Макуин планирует использовать одобренную программу космического телескопа «Роман», чтобы найти более слабые и малые галактики. Потом их изучат с помощью «Хаббла» и «Джеймса Уэбба». Телфорд будет наблюдать «Хабблом» отдельные массивные звёзды в части галактик GLOW. Она хочет изучить свойства звёзд, которые производят и выбрасывают кислород.