Вчені відшукали гігантські галактики

У ранньому Всесвіті, задовго до того, як їм належить вирости, астрономи виявили те, що вони називають «червоними монстрами»: три великі галактики, майже такі ж великі, як Чумацький Шлях. Результати дослідження опубліковані у журналі Nature.

Це складне відкриття з кількох причин, і не останньою з них є суперечність, яка створює наше розуміння того, як формувалися галактики, коли час і простір народжували новонароджених у порожнечі.

Підписуйтеcь на наш Telegram-канал Lenta.UA - ЄДИНІ незалежні новини про події в Україні та світі

«Питання про «неймовірно» величезні галактики невдовзі після Великого вибуху турбує астрономів з того часу, як з'явилися перші знімки, отримані космічним телескопом Джеймса Вебба», — каже астроном Іво Лаббе з Технологічного університету Суінберна.

«Це байдуже, що знайти дитину вагою 100 кілограмів. JWST тепер довів, що монстри дійсно блукають раннім Всесвітом».

На основі ретельного спостереження та аналізу ми маємо досить гарне уявлення про те, як розгортаються багато космічних процесів. Але один важливий тимчасовий період вислизає від нас: ранній Всесвіт, відомий як Космічний світанок, перший мільярд років після Великого вибуху.

У нас є деякі ідеї про те, як швидко Всесвіт зібрався з первинної плазми, яка пронизувала ранній космос, але отримати спостережні свідчення стало трохи складніше. З появою JWST ми змогли зібрати ці свідчення. У міру того, як далекі куточки космосу відступають, світло від об'єктів усередині розтягується до інфрачервоних довжин хвиль, за допомогою яких потужний космічний телескоп розглядає Всесвіт, даючи нам найсильніший зонд для Cosmic Dawn.

Згідно з нашими моделями, галактикам потрібен деякий час, щоб зібратися і вирости. Ми не зовсім впевнені в деталях, але найпопулярніша модель включає згустки темної матерії, які гравітаційно збирається баріонна (або звичайна) матерія. У міру того, як накопичується все більше і більше баріонної матерії, вона починає об'єднуватися в зірки, обертаючись довкола гігантської чорної дірки в галактичному центрі.

Хоча галактики з'являються досить швидко після Великого вибуху, вважалося, що їх зростання занадто повільна появи масивних галактик під час Космічної зорі. Тому, коли JWST звернув своє золоте око до раннього Всесвіту і почав бачити ознаки більших, ніж очікувалося, галактик, астрономи та космологи були спантеличені.

Одне з можливих пояснень, запропонованих раніше цього року, полягає в тому, що ці надвеликі галактики не такі вже й великі, якими здаються; світло, що випромінюється матерією навколо їхніх центральних чорних дірок, просто дуже яскраве, через що галактики здаються більше, ніж вони є насправді. А нещодавнє відкриття показало, що чорні дірки можуть протягом коротких періодів часу висвітлювати свої галактики до дуже високої яскравості.

Це може бути так для деяких галактик. Але нове дослідження, проведене під керівництвом астронома Меньюаня Сяо з Женевського університету у Швейцарії, показує, що принаймні в деяких випадках, коли щось виглядає як масивна галактика і крякає як масивна галактика, це справді масивна галактика.

Спостереження проводилися для програми JWST FRESCO, міжнародного співробітництва з отримання точних вимірювань відстаней та мас галактик у ранньому Всесвіті. Більшість галактик, вивчених командою, відповідали існуючим моделям еволюції галактик, але три справді виділялися як аномальні.

Кожен із цих червоних монстрів був розміром майже з Чумацький Шлях. Жоден їх насправді не суперечить поточної космологічної моделі чи провідної теорії темної матерії; Але вони припускають, що галактики перетворять баріонну матерію на зірки зі швидкістю, що в два-три рази перевищує швидкість найбільш ефективних галактик зіркоутворення в пізніші епохи Всесвіту.

Але галактики кидають виклик нашому розумінню швидкості, на якій можуть формуватися зірки. Якщо галактика дуже активна, вона повинна містити високу швидкість зворотного зв'язку — сили, які відштовхують матеріал зі зіркою, обмежуючи швидкість, з якої можуть формуватися нові зірки. Тож не дивно, що, схоже, є щось, чого ми не знаємо.

"Сучасні моделі не в змозі пояснити, як можливо, що зіркоутворення відбувається настільки ефективно на таких ранніх етапах розвитку Всесвіту", - говорить Лаббе.

«Зазвичай передбачається, що зірки, що вибухають, і надмасивні чорні дірки вбивають зіркоутворення, задаючи свічку. Безсумнівно, майбутні спостереження Вебба дадуть нам підказки щодо того, що ми упускаємо».

Фото: NASA/CSA/ESA, M. Xiao & PA Oesch/University of Geneva, G. Brammer/Niels Bohr Institute, Dawn JWST Archive

Читайте також: Вчені виявили найдавнішу галактику (Фото)