Астрофизики объяснили парадокс древних галактик в ранней Вселенной
Когда были опубликованы первые снимки самых ранних галактик во Вселенной, текущий возраст которой оценивается в 12,797 миллиарда лет, астрофизики удивились тому, насколько эти системы звезд были большими и тяжелыми для того, чтобы сформироваться всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Но команда ученых во главе с астрономами из американского Северо-Западного университета предложила объяснение: эти галактики просто кажутся таковыми из-за регулярных и очень ярких вспышек звездообразования.
«Как правило, галактика яркая, потому что она большая. Но поскольку эти галактики сформировались на рассвете Вселенной, с момента Большого взрыва прошло недостаточно времени. Как могли эти массивные галактики консолидироваться так быстро? — задался вопросом один из ведущих авторов исследования Андре Фоше-Гигер. — Наша модель показывает, что [в отличие от массы] с приобретением такой яркости у галактик нет никаких проблем».
Космический рассвет — период, длившийся примерно со 100 миллионов до одного миллиарда лет после Большого взрыва, когда формировались первые звезды и их скопления, — вообще был интересной эпохой. Образование первых галактик привело к тому, что колоссальные облака нейтрального водорода, пронизывавшие Вселенную, ионизировались — только после этого Вселенная стала прозрачной для света и видимой для современных приборов, ведь в бывшие до этого «темные века» ученые по-прежнему заглянуть не могут.
Астрономы привыкли к тому, что звезды живут миллиарды лет и рождаются через регулярные промежутки времени. Но так было не всегда: самые первые светила не содержали тяжелых элементов и были массивными и яркими. Массивные звезды сгорают гораздо быстрее, а поскольку большая часть света, исходящего от галактики, излучается именно ее самыми массивными звездами, то астрономы могли наблюдать непрекращающийся цикл звездообразования и многократно завышать массу галактик:
«Взрывное звездообразование особенно распространено в галактиках с малой массой. Мы думаем, что происходит следующее: сперва звезды рождаются со вспышкой, затем, несколько миллионов лет спустя, взрываются уже как сверхновые. Газ выбрасывается, а затем возвращается обратно, образуя новые звезды, и так по кругу. Но когда галактики становятся достаточно массивными, их гравитация становится гораздо сильнее — и даже когда сверхновые взрываются, они недостаточно сильны, чтобы выбросить газ наружу. Гравитация удерживает галактику вместе и приводит ее в устойчивое состояние».
Астрофизики подчеркивают, что до начала наблюдений с помощью телескопа «Уэбб» большая часть знаний об эпохе «космического рассвета» была сугубо умозрительной. Новый телескоп совершил революцию и дал возможность увидеть все собственными глазами. А данное исследование помогает объяснить его наблюдения за ранней Вселенной без необходимости в допущениях, выходящих за рамки стандартной модели космологии.
