Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) обнаружил три гигантских галактики «красных монстров» в ранней Вселенной, и они могут перевернуть наше понимание того, как изначально формировались звезды и галактики.
Огромные галактики — каждая в 100 миллиардов масс нашего Солнца и почти такая же массивная, как Млечный Путь — насчитывают более 12,8 миллиардов лет и образовались в течение миллиарда лет после Большого взрыва.
Это означает, что звезды внутри этих галактик объединялись с ошеломляюще быстрой скоростью; настолько быстро, что они бросают вызов существующим моделям формирования галактик. Исследователи опубликовали свои выводы 13 ноября в журнале Nature .
«Обнаружение трех таких огромных зверей среди выборки представляет собой мучительную загадку», — сказал в своем заявлении соавтор исследования Стайн Вюйтс , профессор астрономии в Университете Бата в Великобритании . «Многие процессы в эволюции галактик имеют тенденцию вводить этап, ограничивающий скорость того, как эффективно газ может превращаться в звезды, однако каким-то образом эти Красные Монстры, похоже, быстро обошли большинство этих препятствий».
Среди астрономов распространено мнение, что галактики формируются внутри гигантских гало темной материи, мощная гравитация которой затягивает внутрь обычную материю, такую как газ и пыль, а затем сжимает ее, образуя звезды.
Обычно это рассматривается как довольно неэффективный процесс, при котором только 20% падающего газа в конечном итоге превращается в звезды. Открытие красных монстров ставит под сомнение эту точку зрения, поскольку около 80% их газа, по-видимому, превращается в яркие молодые звезды.
«Эти результаты указывают на то, что галактики в ранней Вселенной могли образовывать звезды с неожиданной эффективностью», — говорится в заявлении ведущего автора исследования Мэньюань Сяо , исследователя из Женевского университета. «По мере того, как мы будем изучать эти галактики более глубоко, они предоставят новые знания об условиях, которые сформировали самые ранние эпохи Вселенной. Красные монстры — это только начало новой эры в наших исследованиях ранней Вселенной».
Красные монстры, получившие свое прозвище из-за своего характерного красного свечения, были обнаружены с помощью ближней инфракрасной камеры (NIRCam) JWST, спектрографа, который изучает далекий свет, разделяя его на составные части. Инфракрасные возможности JWST позволяют ему заглядывать глубже и в более скрытые пылью части ранней Вселенной, чем другие телескопы.
Следующими шагами исследователей станут дальнейшие наблюдения за красными монстрами с использованием как JWST, так и чилийского телескопа Atacama Large Millimeter Array (ALMA). Открытия также поднимают вопросы перед астрофизиками, работающими над моделями эволюции ранних галактик, которым, возможно, придется рассмотреть уникальные процессы, которые позволили гигантским галактикам расти с таким эффективным звездообразованием.
«Уже за первые несколько лет работы JWST подбросил нам пару фортелей», — сказал Вюйтс. «Во многих отношениях он показал нам, что некоторые галактики быстро созревают в течение первых глав космической истории».