Что же на самом деле является самой отдалённой точкой во Вселенной? Большой взрыв, граница Вселенной или свет, исходящий от первой звезды? Возможно, телескоп Джеймс Уэбб смог достичь самой далёкой границы наблюдаемого космоса. Это открытие оказалось абсолютно неожиданным, и вновь удивляет нас своими невероятными находками и новыми перспективами, которые открывает перед нами этот телескоп. Теперь учёным предстоит столкнуться с реальностью, и многие из них оказались в замешательстве. Последние открытия, сделанные благодаря космическому телескопу Джеймс Уэбб, вновь взволновали научное сообщество. Эти свежие данные могут в очередной раз полностью изменить наше понимание Вселенной. Возможно, JWST действительно достиг самой удалённой границы наблюдаемого пространства и продемонстрировал структуры, которые кажутся практически невозможными. Используя эффект гравитационного линзирования, когда свет искривляется и усиливается под воздействием гравитации массивных объектов, JWST обнаружил пять чрезвычайно плотных протоглобулярных скоплений. Эти скопления расположены в галактике Cosmic Gems Arc, которая существовала всего через 460 миллионов лет после Большого взрыва. Это открытие позволяет нам впервые получить представление о самой ранней стадии звездообразования во Вселенной.
Ещё более поразительным стало обнаружение галактики, существовавшей всего через 290 миллионов лет после Большого взрыва. Эта галактика, получившая название Jade’s GSZ-14, находится на самой удалённой границе наблюдаемой Вселенной и является самой древней из всех известных галактик. Jade’s GSZ-14 обладает необычайной яркостью, что позволяет предположить, что её масса в сотни миллионов раз превышает массу Солнца. Возникает закономерный вопрос: как Вселенная могла сформировать такие массивные и яркие галактики за столь короткое время после Большого взрыва? Что же касается галактики Cosmic Gems Arc, что здесь вызывает сомнения? Общая теория относительности Эйнштейна объясняет, что гравитация является результатом искривления пространства-времени под воздействием материи и энергии. Это искривлённое пространство-время определяет траектории, по которым движутся энергия и материя. Свет, который обычно распространяется по прямой линии, может отклоняться и усиливаться под воздействием гравитации массивных объектов. Это явление, известное как «эффект гравитационного линзирования», позволяет астрономам наблюдать далёкие объекты, которые иначе были бы слишком тусклыми или слишком удалёнными. JWST применил это явление для наблюдения галактики Cosmic Gems Arc.
Свое необычное название галактика получила из-за оптического сходства с тонким полумесяцем. Без эффекта гравитационного линзирования её свет был бы слишком слабым, чтобы его можно было обнаружить с помощью современных технологий. Ранее космический телескоп Hubble уже указывал на существование этой галактики, но его изображения были слишком размытыми. Теперь JWST, используя свою инфракрасную камеру, смог более детально изучить это открытие. Спектрометр, способный измерять, в том числе, инфракрасное излучение, подтвердил, что рассеянный свет действительно исходит от отдельной галактики, которая выглядит крайне маленькой и слабой. Дальнейшие исследования позволят определить структуру этой галактики и выявить, какие звёзды и элементы в ней присутствовали. Роль гравитационной линзы в этом случае сыграло скопление галактик SPTCLJ06155746, возраст которого составляет около 4 миллиардов лет и которое само по себе включает тысячи галактик. Оно простирается на несколько миллионов световых лет, что объясняет его огромные размеры и мощное гравитационное поле. Гравитационные линзы стали настоящим подарком для науки. Благодаря им мы можем изучать и более мелкие объекты, такие как галактика Cosmic Gems Arc. Изучение этой галактики позволяет астрономам заглянуть на 97% всего времени существования Вселенной. Но важно помнить, что речь идёт о наблюдаемой Вселенной. Это не означает, что не существует чего-то большего.
Этот вопрос в настоящее время вызывает наибольший интерес. Насколько же действительно велика и стара наша Вселенная? Ранее считалось, что её возраст составляет 13,8 миллиарда лет, но теперь мы наблюдаем галактики, которые существовали уже через 300 миллионов лет после Большого Взрыва. Это вызывает сомнения, и мы вынуждены предположить, что Вселенная может быть значительно старше, а возможно, даже... бесконечной! Это означает, что перед нами открывается множество ещё неизведанных аспектов. Что именно демонстрирует протоглобулярное скопление в галактике JATES GSZ-14? Примерно через 290 миллионов лет после предполагаемого времени Большого Взрыва в галактике JATES GSZ-14 начали формироваться так называемые протоглобулярные скопления. Эти образования считаются предшественниками современных шаровых скоплений, включающих сотни тысяч звёзд. Изучая протоглобулярные скопления в этой древней галактике, учёные надеются получить ценные сведения об условиях и механизмах звездообразования в ту эпоху. В данный момент каждое свидетельство имеет большое значение, если мы стремимся понять, что же происходило в то время, и действительно ли эти галактики являются столь молодыми.
Эти скопления представляют особый интерес, поскольку они возникли из плотных облаков газа и быстро начали формировать звёзды. Телескоп Джеймс Уэбб вновь использовал свою камеру NIR для высокоточного наблюдения и анализа этих ранних структур. В ходе спектроскопических исследований удалось определить характеристики этих протоглобулярных скоплений, что предоставило новые важные данные о составе и развитии ранних звёздных систем. Изучение протоглобулярных скоплений в отдалённых галактиках может помочь не только в понимании того, как возникли первые структуры во Вселенной, но и дать ценные подсказки о формировании материи в целом. Расшифровав эту информацию, мы станем ближе к пониманию истоков и общего плана устройства Вселенной. Исследователи также надеются использовать распределение и динамику протоглобулярных скоплений для поиска признаков распределения тёмной материи в этих ранних галактиках.
Считается, что тёмная материя оказала значительное влияние на эволюцию галактик и составляет большую часть материи во Вселенной. Однако, до сих пор мы точно не знаем, действительно ли она существует и каковы её физические свойства. Важно также отметить, что протоглобулярные скопления внутри галактики Cosmic Gems Arc могут дать новое понимание эпохи реонизации. Принято считать, что в этот период Вселенная была заполнена нейтральным водородом, который затем ионизировался, ознаменовав начало Космического рассвета. Но что если космического рассвета не было? Представь себе бесконечную Вселенную — в ней не могло быть такого рассвета. Но до сих пор эта концепция была неотъемлемой частью нашей космологии. Отправимся в теоретическое путешествие к этому космическому рассвету. Учёные рассматривают этот момент времени как ключевой этап в эволюции Вселенной. Примерно через 300 миллионов — 1 миллиард лет после Большого Взрыва произошёл переход Вселенной от непрозрачного состояния к прозрачному. На этом этапе в тёмной Вселенной всё ещё доминировал нейтральный водород, что делало её подобной густому туманному супу. Затем, с появлением первых звёзд, начался процесс реонизации, и Вселенная озарилась светом.
Вселенная озарилась благодаря химическим процессам, и свет смог беспрепятственно распространяться. Этот период учёные называют космическим рассветом. До этого времени пространство было непрозрачным, и поскольку телескопы могли фиксировать лишь видимый свет, надежды на то, что когда-нибудь удастся заглянуть за пределы космического рассвета в космическую ночь, практически не было. Исследователи представляют себе сценарий до реонизации следующим образом. Примерно 13,8 миллиарда лет назад произошёл Большой взрыв, ставший начальной точкой отсчёта. С момента нулевой секунды и до двадцатой минуты после Большого взрыва происходил процесс нуклеосинтеза. В эти первые минуты Вселенная была крайне горячей и плотной. В этот период сформировались первые лёгкие элементы, главным образом водород и гелий, а также небольшие количества лития и бериллия. Эта фаза завершилась, когда Вселенная остыла настолько, что ядерный синтез в горячем первичном супе прекратился.
Примерно через 370 тысяч лет после Большого взрыва наступила Эпоха рекомбинации, когда Вселенная охладилась ещё больше, что привело к образованию нейтральных атомов водорода. Этот этап отмечает момент, когда Вселенная стала менее плотной, так как фотоны перестали постоянно сталкиваться со свободными электронами. Именно эта рекомбинация привела к появлению излучения, которое и сегодня можно измерить как космическое микроволновое фоновое излучение. В то время Вселенная ещё оставалась тёмной — звёзд и света не существовало. Темные века продолжались примерно с 370 тысяч до 300 миллионов лет после Большого взрыва. В этот период пространство было заполнено в основном нейтральным водородом и гелием. Температура Вселенной продолжала снижаться, и под воздействием гравитации начали формироваться первые структуры. Космический рассвет начался с образованием первых звёзд и галактик. Эти ранние звёзды, часто называемые звёздами популяции III, были чрезвычайно массивными и имели короткий жизненный цикл. Они испускали значительное количество ультрафиолетового излучения, которое ионизировало нейтральный водород.
В процессе ионизации межгалактической среды излучение первых звёзд распространилось всё шире. Сначала вокруг первых источников света возникли ионизированные пузыри, которые со временем начали срастаться, делая Вселенную всё более прозрачной. Химические процессы во время реонизации были сложными. Ионизирующее излучение, главным образом в ультрафиолетовом диапазоне, обладало достаточной энергией для выбивания электронов из атомов водорода, что и приводило к их ионизации. Помимо водорода, ионизации подвергался и гелий, присутствующий во Вселенной в значительных количествах, но эти процессы происходили на разных энергетических уровнях и не оказывали столь значительного влияния, как ионизация водорода. Неужели всё это оказалось лишь иллюзией? Хотя теория звучит убедительно, она сталкивается с рядом проблем. С появлением телескопа Джеймс Уэбб мы обнаружили галактики, которые расположены настолько далеко, что их свет достиг нас из времён, когда прошло менее 300 миллионов лет после Большого взрыва. Среди таких галактик — Jade’s GSZ-14. Но есть и другие, например, галактика Мэйзи или Sears 93316, которые также считаются очень древними. Все эти галактики имеют красное смещение Z около 14, что указывает на их существование в период темных веков или даже раньше. Эти открытия бросают вызов устоявшимся космологическим моделям и требуют пересмотра наших представлений о ранней Вселенной.
Согласно существующим моделям, столь массивные и яркие галактики не должны были появляться на столь раннем этапе развития Вселенной. Их наличие сейчас указывает на две возможные причины. Либо процессы звездообразования и формирования галактик протекали гораздо быстрее и кардинально иначе, чем считалось ранее, либо возраст Вселенной значительно больше, чем предполагается. На данный момент учёные сосредоточены на том, чтобы согласовать новые открытия с ранее существовавшими теориями. Где могли возникнуть ошибки? Как вообще появились старые модели? Каким образом исследователи 1920-х годов и последующих эпох пришли к таким выводам, и насколько их методы были корректны? Всё это создаёт увлекательный научный детектив, и пока никто не может предсказать, чем он завершится. Возможно, нам предстоит столкнуться с совершенно новой физикой. Придётся ли нам принять, что Вселенная действительно бесконечна? Или же учёные, возможно, упустили какие-то неизвестные силы природы? Ясно одно: эта научная революция неизбежно изменит наше понимание мироздания навсегда. Что думаете?
