Беспрецедентная мощность космического телескопа Джеймса Уэбба позволяет ему заглянуть в пространство и время дальше, чем когда-либо прежде – и при этом он обнаружил загадочные галактики, которые кажутся слишком развитыми для своего возраста. Теперь астрономы предложили им новое объяснение – звездообразные галактики – которое милосердно избавляет от стандартной модели космологии.
Смотреть сквозь пространство — значит смотреть сквозь время. Например, если астрономы смотрят на звезду, находящуюся на расстоянии 100 световых лет от нас, они видят ее такой, какой она была 100 лет назад, потому что ее свету потребовалось столько времени, чтобы достичь нас. Поэтому, если вы распространите это на самые окраины наблюдаемой Вселенной, вы действительно сможете заглянуть в прошлое более чем на 12 миллиардов лет – период, называемый «космическим рассветом», когда загорелись первые звезды и сформировались ранние галактики.
Джеймс Уэбб был первым телескопом, достаточно мощным, чтобы увидеть так далеко в пространстве и времени. Астрономы ожидали увидеть все еще формирующиеся «протогалактики», но, к их удивлению, телескоп обнаружил галактики, которые кажутся довольно развитыми и зрелыми, похожими на те, что существуют сегодня. И не одна-две аномалии, а десятки. Это не просто странно, это потенциально подрывает все наше понимание того, как формируются галактики, и может даже поставить под сомнение саму стандартную модель космологии.
Итак, в новом исследовании команда астрофизиков под руководством Северо-Западный университет исследовал альтернативные идеи с помощью мощного компьютерного моделирования. При этом они выявили одну возможность, которая дает сигнатуры, соответствующие наблюдениям Джеймса Уэбба.
Самый простой способ оценить массу и размер галактики, особенно с огромного расстояния, — это ее яркость, и это было сделано с помощью ранних галактик, обнаруженных Уэббом. Но моделирование команды показало, что галактики на космическом рассвете могли достичь того же уровня яркости при гораздо меньшей массе – все, что им нужно было сделать, это пройти через период быстрого звездообразования, что смоделированные галактики и сделали сами.
«Главное — воспроизвести достаточное количество света в системе за короткий промежуток времени», — сказал Гочао Сунь, ведущий автор исследования. «Это может произойти либо потому, что система действительно массивная, либо потому, что она способна быстро производить много света. В последнем случае система не обязательно должна быть такой массивной. Если звездообразование происходит вспышками, оно будет излучать вспышки света. Вот почему мы видим несколько очень ярких галактик».
Современные галактики, такие как Млечный Путь, имеют тенденцию демонстрировать устойчивое звездообразование с течением времени, но моделирование показывает, что ранние галактики с низкой массой с большей вероятностью прошли через «… За фазами звездообразования следовали периоды относительного затишья, пока старые звезды не умерли и не способствовали формированию следующего поколения в следующем периоде звездообразования.
«Большая часть света в галактике исходит от самых массивных звезд», — сказал Клод-Андре Фоше-Жигер, старший автор исследования. «Поскольку более массивные звезды горят с более высокой скоростью, их жизнь короче. Они быстро расходуют свое топливо в ядерных реакциях. Таким образом, яркость галактики более напрямую связана с тем, сколько звезд она сформировала за последние несколько миллионов лет, чем с массой галактики в целом».
Конечно, просто потому, что это возможно в симуляция не означает, что так произошло в реальной вселенной. Последующие наблюдения Уэбба с использованием других методов измерения массы этих галактик могли бы помочь подтвердить гипотезу звездообразования и позволить стандартной модели космологии вздохнуть с облегчением – или положить ее обратно на плаху. В конце концов, как образование звездообразования объясняет присутствие других развитых структур, таких как галактики-бары, раньше, чем они должны были возникнуть?
Исследование было опубликовано в Astrophysical Journal Letters. р>
