Одно из самых интересных (и сбивающих с толку) открытий, сделанных космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST), - это существование “невероятно больших галактик” существовавших во время “Космического рассвета”, периода, который совпал с концом “Космической темной эры” (примерно через 1 миллиард лет после Большого взрыва). Считается, что этот период содержит ответы на многие космологические загадки, не последней из которых является то, как выглядели самые ранние галактики во Вселенной. Но после того, как Уэбб получил изображения этих первичных галактик, астрономы заметили нечто озадачивающее - галактики были намного больше, чем предсказывает наиболее широко принятая космологическая модель!
С тех пор астрономы и астрофизики ломают голову, пытаясь понять, как могли образоваться столь большие галактики в столь молодой вселенной.
Недавно команда астрофизиков из Еврейского университета Иерусалима опубликовала теоретическую модель, которая возможно раскрывает тайну этих массивных галактик. Согласно их выводам, преобладание особых условий в этих галактиках (в то время) обеспечивало высокоэффективные темпы звездообразования.
Результаты исследования были представлены в статье под названием “Эффективное формирование массивных галактик на космическом рассвете в результате звездообразований без обратной связи”, недавно опубликованной ежемесячными уведомлениями Королевского астрономического общества.
Согласно модели которая наилучшим образом объясняет то, что мы наблюдаем в космосе, первые звезды и галактики сформировались во время “Космической темной эры”. Название относится к тому периоду, когда единственными источниками фотонов был космический микроволновый фон и облака нейтрального водорода, окутывавшими Вселенную. Как только галактики начали формироваться, излучение их горячих и массивных звезд (в 1000 раз массивнее нашего Солнца) начало повторно ионизировать нейтральный водород.
Этот период известен как эпоха реионизации (примерно через 1 миллиард лет после Большого взрыва), когда Вселенная постепенно становилась прозрачной и видимой для современных инструментов. Благодаря чрезвычайной чувствительности телескопа JWST к инфракрасному излучению астрономы раздвинули границы видимого, обнаружив множество массивных галактик, которые существовали всего через полмиллиарда лет после Большого взрыва. И это противоречит стандартной модели, так как с момента Большого взрыва просто не было достаточно времени, чтобы сформировалось так много галактик и они стали такими массивными.
Уже в первые 500 миллионов лет после Большого взрыва исследователи идентифицировали галактики, каждая из которых содержит около десяти миллиардов звезд, подобных нашему солнцу. Это открытие удивило исследователей, которые пытались найти правдоподобные объяснения загадки, начиная от возможности того, что наблюдательная оценка количества звезд в галактиках преувеличена, и заканчивая предположением о необходимости критических изменений в стандартной космологической модели Большого взрыва.
Согласно модели, предложенной в новой работе, преобладание особых условий в этих галактиках обеспечило бы высокие темпы звездообразования. К ним относятся высокая плотность и низкое содержание тяжелых элементов. Существующие теории формирования галактик указывают на то, что водород, пронизывавший раннюю Вселенную, сколлапсировал в гигантские сферические облака темной материи, где он собрался вместе, чтобы дать жизнь первой популяции звезд (Population III).
Но особый интерес для астрономов представляют первичные сверхмассивные черные дыры, в тысячу раз массивнее нашего Солнца, которые существовали примерно через 1 миллиард лет после Большого взрыва. Астрономы были удивлены, обнаружив сверхмассивные черные дыры такой массивности в центре ранних галактик, поскольку (опять же) предполагалось, что у них не было достаточно времени для формирования. В будущих наблюдениях будут предприняты попытки найти зародыши этих черных дыр с помощью JWST и обсерваторий, таких как лазерный интерферометр Space Antenna (LISA).