Вчені відкрили стародавні галактики, яких не повинно було б існувати
Вчені виявили шість галактик у ранньому Всесвіті, які настільки незбагненно масивні, що кидають виклик нашому базовому розумінню космосу, повідомляє Vice.
Первісні галактики існували лише через 500-700 мільйонів років після Великого вибуху, їхня маса в 100 мільярдів разів перевищувала масу Сонця, що робить їх майже такими ж важкими, як сучасний Чумацький Шлях.
Незрозуміло, як ці галактики змогли перетворитися на таких гігантських «бегемотів» за такий короткий проміжок часу. Це свідчить про те, що наша основна концепція розуміння Всесвіту, відома як модель ΛCDM («Лямбда-СіДіЕм»), може бути «неповною», йдеться в дослідженні, опублікованому в середу в журналі Nature.
Іво Лаббе, астроном з Технологічного університету Свінберна в Австралії, який очолював нове дослідження, сказав, що відкриття нових галактик стало величезною несподіванкою для його команди.
«Здається, я виплюнув свою каву, – каже Лаббе. – Більшість моїх колег були онлайн по всьому світу, прикипіли до екранів, переглядаючи перші зображення. Здається, я чув, як у декого відвисала щелепа. Ці об’єкти справді надзвичайні. Схоже, що один з них сформував 100 мільярдів сонячних мас у зірках, як в нашому сучасному Чумацькому Шляху, лише за 5% часу. Цього ми точно не очікували. Ми очікували знайти 0. Крім того, форми цих галактик дуже дивні. Хоча одна з них має таку ж масу, як і Чумацький Шлях, вона в 30 разів менша. Уявіть собі Чумацький Шлях як середньостатистичну дорослу людину вагою 160 фунтів 5 футів 9 дюймів: ці галактики – однорічні діти, які важать стільки ж і мають трохи менше 3 дюймів заввишки. Це справді дивно».
Лаббе та його колеги відкрили галактики за допомогою спостережень космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST), найпотужнішої обсерваторії, коли-небудь запущеної в космос, яка є результатом співпраці між NASA, Європейським космічним агентством та Канадським космічним агентством.
Телескоп Вебба, який є наступником космічного телескопа Хаббл, революціонізував наше уявлення про всесвіт відтоді, як він почав працювати минулого року, відкривши найдавніші галактики, які коли-небудь бачили люди, і зробив інші приголомшливі спостереження. Тепер нова надсучасна обсерваторія зробила ще одне космічне відкриття, побачивши ці шість незрозумілих галактик, які існували понад 13 мільярдів років тому.
«Багато хто з нас знав, що космічний телескоп Хаббл не дає нам повної картини, – пояснив Лаббе. – Він і не може. Ультрафіолетове і видиме світло від перших зірок і галактик, які утворилися після Великого вибуху, розтягується розширенням Всесвіту, коли воно рухається до нас, тому до того часу, коли світло досягає нас, ми бачимо його як інфрачервоне світло. Ось чому був побудований Телескоп Вебба. Щоб бачити там, де Хаббл був сліпий».
Ще до того, як Вебб відкрив очі на всесвіт, вчені намагалися пояснити наявність масивних галактик, які існували близько мільярда років після Великого вибуху. Тепер Лаббе і його колеги поглибили цю таємницю, виявивши масивні галактики з ще більшим «червоним зміщенням» – вимірюванням, яке оцінює відстані за допомогою розширення світла на довші, червоніші довжини хвиль, коли воно подорожує на величезні відстані.
Команда помітила галактики в рамках програми Вебба «Космічна еволюція на ранніх стадіях» (CEERS), яка спостерігала за фрагментом неба поблизу Великої Ведмедиці. Хоча цілком можливо, що майбутні спостереження покажуть, що галактики не такі масивні й не такі далекі, нове дослідження є ще одним натяком на те, що модель ΛCDM упускає щось важливе у формуванні цих ранніх гігантів.
«Космологія ΛCDM Великого вибуху – це дійсно добре перевірена теорія, – сказав Лаббе. – Вона робить детальні прогнози про те, скільки газу було доступно для формування зірок у Всесвіті і коли. Щоб сформувати кількість зірок у цих галактиках, потрібен майже весь наявний газ і перетворити його на зірки з майже 100% ефективністю».
«Космологічна теорія не збирається руйнуватися найближчим часом, – зазначив він. – Надзвичайні твердження вимагають надзвичайних доказів. Попереду ще багато кроків, щоб поставити ці результати на більш міцний фундамент. Альтернативним поясненням може бути те, що для деяких галактик світло походить не від мільярдів зірок, а від газу, що падає в надмасивну чорну діру («квазар»). Це теж цікаво, адже походження надмасивних чорних дір всередині галактик – ще одна нерозгадана таємниця. Ми дізнаємося про це наступного року».
Незалежно від того, як вони утворилися, цікаво уявити, які світи можуть існувати всередині цих компактних масивних галактик на межі видимого простору і часу — хоча Лаббе попереджає, що вони будуть вкрай негостинні для життя, яким ми його знаємо.
«Окрім того, що ми, ймовірно, не знаємо, яких форм може набувати життя і як виживати, – якби ми опинилися всередині однієї з цих галактик, ми були б приречені, – пояснив він. – Ці галактики в 30 разів менші, тобто мінімум в 1000 разів щільніші за наш Чумацький Шлях. Це означає, що сусідні наднові, ймовірно, зварили б атмосферу і підсмажили б нас радіацією. Були б планети і зірки, які живуть достатньо довго, щоб витримати це. Але навколишнє середовище було б відверто ворожим до життя».
Іншими словами, ці давні галактики — тотальні смертельні пастки, хоча їхнє таємниче походження може допомогти вченим зрозуміти еволюцію сучасних галактик, включаючи Чумацький Шлях, який є єдиним місцем, де, як ми знаємо, існує життя.
Для цього дослідникам доведеться використовувати спектроскопію, щоб підтвердити, що ці галактики дійсно настільки далекі, як здається на перший погляд, і оцінити, чи їхнє світло виробляється зірками, чи чимось більш екзотичним.
«Особисто я дуже схвильований потенціалом дитячих квазарів у галактиках, – підсумував Лаббе. – Це абсолютно нове явище, яке було неможливим до появи Вебба. Попереду ще так багато відкриттів. Ми тільки почали!»