“Джеймс Вебб” показав, що яскраві галактики в ранньому всесвіті – результат інтенсивного формування зірок, а не помилкою стандартної моделі космології. Комп’ютерні симуляції підтвердили, що ці галактики стають яскравими через спалахи зіркоутворення.
Яскраві галактики, виявлені космічним телескопом James Webb (JWST) у ранньому Всесвіті, можуть бути результатом спалахів масового формування зірок. І, ймовірно, це робить галактики яскравішими, ніж очікувалося для цієї епохи їхнього існування. Такого висновку дійшли дослідники, які створили комп’ютерні симуляції народження цих галактик та початку утворення зірок.
Коли JWST почав спостереження влітку 2022 року, його спостереження за Всесвітом дозволили швидко виявити галактики з високим червоним усуненням. Це галактики, які здавалося, існували раніше у Всесвіті, ніж коли-небудь бачили астрономи. Фактично, галактики, які були видно, коли Всесвіту було менше ніж 400 мільйонів років, виявилися яскравішими, ніж передбачає для цієї епохи стандартна модель космології. Це призвело до тверджень про те, що стандартна модель, яка описує «початок» маленькими галактиками та їхнє ієрархічне розростання через злиття, — мабуть, помилкова.
«Відкриття цих галактик було великим сюрпризом, тому що вони виявилися значно яскравішими, ніж очікувалося. Зазвичай галактика яскрава тому, що вона велика, але оскільки ці галактики формувалися на початку життя Всесвіту, на той момент пройшло недостатньо часу з Великого Вибуху. Як ці масивні галактики сформувалися так швидко?», – розповів Клод-Андре Фоше-Жігур, член команди під керівництвом Гуочао Суна з Калтеха, які разом створювали симуляцію формування перших галактик.
Вони виявили, що галактики, що спостерігаються JWST, не великі, а яскраві, тому що були помічені під час активного формування зірок. Симуляції дозволяють як моделювати яскравість галактик, а й їх щільність розподілу, що цілком відповідає спостереженням JWST.
Такі спалахи активності є незвичайними. Астрономи іноді бачать, як вони відбуваються в сучасних галактиках, коли відбувається злиття галактик. Цей процес може призвести до перемішування газу таким чином, що гравітація захоплює його і змушує фрагментуватись і колапсувати, утворюючи безліч зірок відразу. У ранньому Всесвіті, де середовище було досить нестійким, перші галактики було неможливо накопичувати всю свою звездообразующую матерію поступово.
Ми думаємо, що відбувається наступний процес: виникають групи зірок, а за кілька мільйонів років ці зірки вибухають у вигляді наднової. Газ викидається [з галактики], а потім притягується назад, щоб утворити нові зірки, підтримуючи цикл формування зірок
У ранньому Всесвіті галактики були набагато меншими, ніж сьогодні, і росли, частково, шляхом акумуляції хмар міжгалактичного газу, але також і шляхом злиття з іншими галактиками. Що більше вони ставали, то більше в них була гравітація. І так вони досягали точки, де могли нагромадити більше матеріалу для формування зірок. Це стабілізувало швидкість формування зірок, і сьогодні галактики, такі як наш Чумацький Шлях, формують зірки у більш спокійному темпі.