Космический телескоп Джеймс Уэбб обнаружил излучение, происходящее из-за пределов так называемых "тёмных веков" — периода, начавшегося сразу после Большого Взрыва и длившегося примерно миллиард лет. В течение этого времени Вселенная была, предположительно, заполнена густыми облаками нейтрального водорода, которые блокировали весь свет, что делало наблюдение за ранними галактиками крайне сложным. Однако учёные выявили, что необычные источники света исходят именно из этого периода, что ставит под сомнение наше прежнее понимание структуры и истории Вселенной. С помощью космического телескопа James Webb, или JWST, была пролита новая свет на природу "тёмных веков". Обнаружение телескопа указывает на то, что в период, который считался полностью лишённым света, он всё же существовал. Телескоп наблюдал выбросы линии Лайман-альфа, возникающие в результате взаимодействия ультрафиолетового излучения от молодых горячих звёзд с окружающим их водородным газом. Удивительно, но этот свет доходит до нас, что предполагает его способность каким-то образом проникать сквозь плотные водородные облака "тёмных веков". Исследователи полагают, что это могло стать возможным благодаря формированию пузырей и каналов из ионизированного водорода.
Ионизированный водород появился благодаря первым звёздам и галактикам, которые сформировали эти пузыри и каналы, создавая разрывы в нейтральном водородном газе, через которые смогли пробиться альфа-излучения Лаймана. Первое обнаружение таких выбросов, относящихся к этому периоду, было сделано некоторое время назад. Ещё до запуска нового космического телескопа исследователи сумели зафиксировать и изучить эти слабые сигналы из почти неизученной эпохи. Сейчас же телескоп Webb раскрывает дополнительные аспекты этих наблюдений, обладая значительно более продвинутыми возможностями для анализа и обнаружения излучения Лаймана. На данный момент общие выводы говорят о том, что первые галактики и звёзды появились гораздо раньше, чем считалось ранее, и в более значительных масштабах. С момента своего запуска в 2022 году телескоп JWST показал нам множество галактик, которые уже были развитыми и яркими в эпоху "тёмных веков". Факт того, что мы можем их наблюдать, указывает на то, что света в этот период было значительно больше, чем предполагалось ранее.
Это открытие также подразумевает, что альфа-излучения Лаймана не были единственными волнами, которые могли проникать сквозь тьму космоса. Обнаруженные галактики демонстрируют признаки высокой скорости звездообразования и обладают большими размерами. Однако только наличие интенсивного звездообразования меняет представление о ранней Вселенной. Если звёзд в прошлом было больше, это означает, что Вселенная была освещена и проницаема для света на более раннем этапе, чем принято считать. Учитывая нынешние данные, учёным также предстоит принять тот факт, что, возможно, "тёмных веков" вообще не существовало. Одним из самых значимых открытий JWST стало обнаружение двух очень ярких галактик, которые настолько древни, что возникли задолго до предполагаемого периода "тёмных веков". Возраст этих галактик столь велик, что, по сути, они должны были существовать ещё до Большого Взрыва. Это вызывает серьёзные сомнения в корректности прежних данных. Эти галактики обладают множеством характеристик, которые не соответствуют существующим моделям происхождения Вселенной. Ещё один пример, вызывающий споры среди учёных, — это обнаружение сверхмассивной чёрной дыры в центре одной из этих галактик, которая существовала всего через 400 миллионов лет после Большого Взрыва.
Подобные наблюдения кардинально ставят под сомнение нынешние представления о космологической шкале времени и устоявшиеся теории формирования галактик. Главная причина — это Лайман-альфа излучение. Несомненно, Лайман-альфа галактики играют ключевую роль в исследовании ранних этапов формирования и эволюции галактик. Теперь важно выяснить, что именно сообщают нам эти излучения. Лайман-альфа излучение возникает при переходе электронов в атомы водорода и обычно проявляется в ультрафиолетовом спектре. Однако с нашей точки зрения эти выбросы всё больше смещаются в красную область спектра, поскольку Вселенная расширяется, и вследствие этого световые волны оптически изменяются для нас. Тем не менее, этот эффект позволяет нам лучше улавливать и изучать эти выбросы. JWST (James Webb Space Telescope) практически идеально подходит для захвата волн в красной части спектра. Лайман-альфа выбросы, сокращённо LAE, служат своего рода безмолвными маяками для учёных, сигнализирующими о событиях тех времён, которые мы давно считаем самыми ранними фазами развития Вселенной. Они предоставляют астрономам возможность исследовать процессы в галактиках, происходившие всего через несколько сотен миллионов лет после Большого Взрыва. По сути, это должен быть тот период, в который сформировались первые структуры во Вселенной, и поэтому LAE можно рассматривать как важные вестники этого времени.
Однако эти выбросы могут также кардинально изменить наше восприятие Вселенной. Всё дело в том, что теперь мы не можем с уверенностью утверждать, что теория Большого Взрыва действительно верна. Новые наблюдения становятся значимыми признаками и формируют новое мировоззрение. Учёные стремились использовать LAE для прояснения процессов эпохи реионизации. Согласно прежним представлениям, после Большого Взрыва Вселенная пережила так называемые "тёмные века" — период, когда свет отсутствовал, поскольку звёзды и галактики ещё не сформировались и не могли его производить. К тому же Вселенная в это время представляла собой плотную "субстанцию", через которую свет не мог проходить. Момент, когда Вселенная стала яркой и проницаемой для света, учёные называют реионизацией. LAE, вероятно, сыграли ключевую роль в этом процессе. Но что если ни "тёмных веков", ни реионизации на самом деле не существовало? В таком случае исследователи могли неверно интерпретировать LAE до сих пор. Благодаря последним открытиям, сделанным с помощью телескопа Уэбба, картина начинает проясняться. Теперь, анализируя LAE, учёные могут глубже понять, что происходило в галактиках, которые демонстрирует нам телескоп Уэбб.
LAE предоставляют точные данные о том, сколько новых молодых звёзд образовалось в галактиках и как вела себя межгалактическая среда в ту эпоху. Интенсивное исследование LAE с использованием новейших телескопов позволяет учёным получать всё больше информации о темпах звездообразования в ранних галактиках, и эти данные помогают нам складывать общую картину. В конечном счёте мы узнаем, действительно ли эти галактики — "младенцы" молодой Вселенной, или же они сформировались совершенно по-другому и гораздо старше? На изображениях, предоставленных телескопом JWST, видны поразительно звёздные и яркие галактики. Чтобы понять, что происходило в этих галактиках, необходимо использовать все доступные источники информации. Вскоре будет запущен ещё один мощный телескоп — обсерватория имени Веры Рубин, который предоставит нам ещё больше ясности. На данный момент мы знаем только то, что интенсивность Лайман-альфа излучения часто является важным индикатором уровня нового звездообразования. Такие джеты также образуются в тех областях звездообразования, которые молоды и активны.
Изучая и анализируя эти выбросы, учёные способны количественно оценить активность звездообразования в ранних галактиках и, на этой основе, сделать выводы о процессах, которые привели к формированию и эволюции этих галактик. Телескоп Уэбб продолжает открывать всё больше и больше галактик, испускающих Лайман-альфа излучение. Результаты работы этого телескопа действительно поражают воображение. Космический телескоп Джеймс Уэбб позволяет заглянуть значительно дальше в прошлое, чем любой другой телескоп, существовавший ранее, и уже обнаружил впечатляющие примеры Лайман-альфа излучателей, которые сейчас играют ключевую роль в исследовании ранних стадий формирования Вселенной. Одним из наиболее примечательных открытий стала галактика GNZ11, первоначально выявленная с помощью космического телескопа Хаббл и позже подтверждённая JWST. Несмотря на данные Хаббла, исследователи долгое время считали это открытие ошибочным, ведь GNZ11 существовала всего через 400 миллионов лет после Большого Взрыва. Такой возраст был настолько необычен, что даже во времена Хаббла эту галактику рассматривали как возможный артефакт измерений или аномальный объект. Однако благодаря JWST теперь стало ясно, что GNZ11 действительно существует, и Хаббл не ошибся. Спектральный анализ JWST выявил в этой галактике сильные выбросы Лайман-альфа излучений, что указывает на высокую интенсивность звездообразования в этой галактике. Таким образом, GNZ11 стала предвестником революционных изменений в научном понимании скорости формирования галактик в самые ранние эпохи существования Вселенной.
Другим важным примером является галактика MACS 0647 JD, обнаруженная в составе скопления ранних галактик. Эта галактика невероятно тусклая и расположена на одной из самых ранних стадий эволюции Вселенной. Тем не менее, наблюдения JWST показывают, что MACS 0647 JD обладает мощным Лайман-альфа излучением, что свидетельствует о значительном производстве новых звёзд. Это наблюдение примечательно, поскольку такая активность необычна для тусклой и, предположительно, небольшой галактики. Ещё одним значимым объектом является галактика EGS 8P7, находящаяся на расстоянии около 13,2 миллиарда световых лет от Земли. Она также демонстрирует удивительно мощные выбросы Лайман-альфа излучения. Эти выбросы указывают на то, что EGS 8P7 сумела создать вокруг себя пузыри ионизированного водорода, которые позволили Лайман-альфа излучению выйти наружу. Остаётся вопрос, была ли теория реионизации верной, поскольку JWST выявляет несколько галактик из этой предполагаемой эпохи, которые оказываются слишком яркими. До сих пор учёные не нашли явных признаков абсолютной тьмы, которая могла бы заслонять всё вокруг.
Особое внимание заслуживает обнаруженная в центре галактики GNZ11 сверхмассивная чёрная дыра. Это открытие снова ставит под вопрос существующие теории о формировании таких массивных объектов на столь ранних этапах эволюции Вселенной. Присутствие такой крупной чёрной дыры в столь раннюю эпоху противоречит прежним гипотезам, согласно которым сверхмассивные чёрные дыры образуются в результате коллапса массивных звёзд или слияния более мелких чёрных дыр, процессы которых занимают миллиарды лет. С научной точки зрения, такая чёрная дыра не должна существовать в этот период. Возникает вопрос: что это открытие говорит нам о достоверности старых теорий? Мы должны рассмотреть возможность существования альтернативных механизмов быстрого формирования и роста чёрных дыр. Одна из гипотез предполагает, что эти чёрные дыры могли быстро наращивать массу за счёт прямой аккреции газа в богатых материей регионах ранней Вселенной. Другие гипотезы указывают на то, что быстрый рост Вселенной может быть связан с неизвестными ранее формами экзотической материи или энергии. Удивительно, что до сих пор лишь немногие учёные готовы всерьёз рассмотреть вероятность того, что события Большого Взрыва могли произойти гораздо раньше или, возможно, что его вообще не было.
В настоящий момент консервативная наука полностью сосредоточена на попытках объединить традиционные представления с новыми открытиями, стремясь объяснить особенности образования так называемой "турбо-материи". Предполагается, что Лайман-альфа излучатели могут сыграть ключевую роль в этом процессе. Но какие существуют доказательства того, что Вселенная может быть гораздо старше, чем мы полагали ранее? Массивная чёрная дыра в галактике GNZ 11 указывает на то, что динамика и развитие галактик, обнаруженных с помощью телескопа Уэбб, во многом схожи с современными галактиками. Другие открытия телескопа также демонстрируют структуры, свидетельствующие о том, что Вселенная уже находилась на продвинутом этапе своей эволюции всего через несколько сотен тысяч лет после предполагаемого момента Большого Взрыва. В настоящее время научное сообщество охвачено активной дискуссией. Одни исследователи пытаются доказать правильность теорий Большого Взрыва, Тёмных Веков и расширения Вселенной, тогда как другие стремятся использовать данные, полученные Уэббом, для подтверждения альтернативных концепций. Что думаете?
