Вскоре после Большого взрыва вещество Вселенной состояло преимущественно из водорода и гелия. Более тяжелые элементы появились позднее внутри первых звезд, а после их гибели начали распространяться в космосе, становясь строительным материалом для следующих поколений звезд и в конечном счете планет.
Наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» теперь показывают, насколько быстро начался этот процесс. Астрономы исследовали три галактики, свет от которых отправился к нам примерно 13,3 миллиарда лет назад, когда возраст Вселенной составлял всего около 500 миллионов лет.
Ученые использовали сами галактики в качестве источников фонового света. По пути к Земле их излучение проходило через окружающий газ, а находящиеся в нем химические элементы оставляли характерные следы в спектре. Так исследователям удалось обнаружить кислород, углерод, кремний и другие тяжелые элементы за пределами ранних галактик.
Особенно неожиданным оказался химический состав этого газа. Он сильнее напоминал окружение более современных галактик, чем ожидалось для столь раннего этапа истории космоса. Это указывает на то, что первые поколения звезд успели не только создать тяжелые элементы, но и эффективно выбросить их далеко за пределы своих галактик.
Открытие может помочь объяснить и одну из давних проблем астрономии — почему до сих пор так сложно обнаружить самые первые звезды населения III, которые должны были состоять практически исключительно из водорода и гелия. Если тяжелые элементы распространились по ранней Вселенной настолько быстро, период существования действительно первозданного газа мог оказаться значительно короче, чем предполагалось.
Полученные результаты показывают, что химическая эволюция космоса началась практически сразу после появления первых звезд и галактик. Уже через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва они активно меняли состав окружающего пространства, создавая условия для формирования следующих поколений звезд и более сложных космических объектов.
