Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) обнаружил несколько возможных галактик, которые могут быть одними из самых ранних из когда-либо существовавших.
Расположенные на расстоянии 13,6 миллиардов световых лет от Земли и всего через 200 миллионов лет после Большого взрыва , пять кандидатов в галактики являются самыми ранними из когда-либо обнаруженных и, вероятно, одними из первых, образовавшихся в древней Вселенной.
Если последующие наблюдения подтвердят это, древние галактики предоставят астрономам возможность проверить их лучшие теории формирования галактик , а также уникальные идеи о том, как материя впервые объединилась в космосе. Исследователи опубликовали свои выводы 26 ноября в базе данных препринтов arXiv , поэтому они еще не прошли рецензирование.
«Согласно стандартной парадигме формирования структур, те же самые первичные флуктуации, которые привели к появлению горячих и холодных пятен в космическом микроволновом фоновом излучении (CMB), в конечном итоге вырастут, разрушатся и сформируют первые галактики во время космической зари, положив начало эпохе первого света», — пишут исследователи в своем исследовании.
«Эти первые галактики десятилетиями оставались вне досягаемости наших наблюдений», — добавили они. Однако JWST изменил это.
Ранее космологи подсчитали, что первые скопления звезд начали сливаться и образовывать галактики всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва.
Затем, всего через 1–2 миллиарда лет после начала существования Вселенной, современные теории предполагают, что эти ранние протогалактики достигли юности, превратившись в карликовые галактики, которые пожирали друг друга, превращаясь в галактики, подобные нашей.
Однако определение точного времени этого процесса и скорости, с которой происходили самые ранние шаги, является сложной задачей, поскольку свет от этих галактик очень слабый, а расширение Вселенной значительно растянуло (или сместило в красную область) их длины волн в инфракрасный спектр.
В отличие от своего предшественника, космического телескопа Хаббла, JWST может обнаруживать свет в инфракрасном спектре, что дает телескопу доступ к первым стадиям развития Вселенной. Но свет от чрезвычайно ранних эпох нашей Вселенной все еще слишком тусклый, чтобы его можно было обнаружить сам по себе.
Чтобы обойти эту проблему, исследователи, проводившие новые наблюдения в рамках проекта Galactic Legacy Infrared Midplane Survey Extraordinaire (GLIMPSE), воспользовались явлением, известным как гравитационное линзирование, чтобы увеличить далекий свет этих ранних галактик.
Как Эйнштейн изложил в своей общей теории относительности , гравитация — это искривление и искажение пространства-времени в присутствии материи и энергии. Это искривленное пространство, в свою очередь, диктует, как движутся энергия и материя.
Это означает, что хотя свет и движется по прямой, он может изгибаться и увеличиваться под действием гравитации. В этом случае галактика Abell S1063 находится между выбранным для изучения регионом и нашей солнечной системой, фокусируя свет ранней галактики, чтобы его можно было увидеть с помощью телескопов.
Направив JWST на эту область искривленного пространства и медленно собирая свет, исходящий из-за нее, астрономы довели телескоп до предела его возможностей, уловив первые слабые отблески ранних галактик.
Если дальнейшие исследования подтвердят, эти кандидаты на галактики будут моложе самой ранней подтвержденной галактики JADES-GS-z14-0 примерно на 90 миллионов лет, что ставит их в один ряд с самыми первыми, которые могли быть сформированы. И тот факт, что все они были найдены в одной и той же области неба, говорит о том, что их может быть гораздо больше.
Так как же галактики, подобные этим, росли так быстро? Ответы на космическую загадку остаются неуловимыми, но вряд ли они сломают наше нынешнее понимание космологии . Вместо этого астрономы играют с объяснениями, которые включают более раннее, чем ожидалось, появление гигантских черных дыр, обратную связь от взрывов сверхновых или даже влияние темной энергии, чтобы объяснить быстрое формирование звезд внутри них.