Группа учёных из Университета штата Аризона сообщила об обнаружении газовых следов тяжёлых элементов вокруг трёх галактик, зафиксированных телескопом «Джеймс Уэбб» в эпоху около 500 миллионов лет после Большого взрыва. По данным спектроскопии за 30‑часовой сеанс наблюдений, галактики находились на красном смещении z = 7,2–9,3, то есть формирование ранней Вселенной ещё не завершалось и она активно реионизировалась, а вещество в основном состояло из водорода и гелия. Важным стало свидетельство того, что вокруг некоторых галактик уже присутствовал газ, обогащённый элементами, синтезированными внутри звёзд: кислородом и углеродом. Это зафиксировано на основе данных, полученных спектроскопом NIRSpec «Уэбба».

Спектральные линии поглощения нейтрального и ионизированного кислорода, углерода и кремния были зафиксированы как у белого фонового света галактик, используемого для обнаружения газа, так и в смещении этих линий относительно системной скорости галактик. В частности, линии в основном смещались в синюю сторону, что указывало на движение обогащённого этим газом вещества наружу галактики со скоростями приблизительно 50–250 километров в секунду. Такой сдвиг говорит о выносe тяжёлых элементов за пределы галактик и их вклад в формирование химического состава окружающей среды Вселенной.

Полученная картина поддерживает идею барионного цикла на очень раннем этапе существования галактик: постоянный обмен веществом между галактиками и окружающей средой. По словам авторов, первые поколения массивных звёзд быстро синтезировали углерод и кислород, после чего звёздные ветры и взрывы сверхновых выбрасывали обогащённый газ в окружающее пространство. Это позволило увидеть химический след, характерный для более зрелых галактик, уже на первых процентах времени после Большого взрыва.

На первом плане исследования — поиск звёзд населения III, первого поколения звёзд, сформировавшихся из почти чистого водорода и гелия. Авторы подчёркивают: если через 500 миллионов лет галактики уже активно выбрасывали тяжёлые элементы, то чистого первичного газа могло оставаться меньше, чем ожидалось. Это не обязательно исключает существование звёзд населения III, но существенно меняет условия их поиска: химическое обогащение и перераспределение вещества могли идти очень быстрыми темпами, и неуловимые первые звёзды могут быть труднее обнаружимы, чем считалось ранее.