Астрономи за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба зробили відкриття, яке може змінити уявлення про перші галактики Всесвіту. Виявилося, що деякі масивні галактики, які існували вже в ранній космічній історії, можуть містити набагато більше маломасивних і тьмяних зір, ніж передбачали попередні моделі.
Через це загальна маса таких галактик могла бути у три-чотири рази більшою, ніж оцінювали раніше. Результати міжнародної команди дослідників опубліковані в журналі Nature Astronomy.
Які зорі ховалися від астрономів
Команда дослідила дев’ять дуже далеких масивних галактик. Усі вони вже припинили активне утворення нових зірок, але сформувалися мільярди років тому, коли Всесвіт був набагато молодшим.
Для дослідження використали спостереження JWST, доповнені даними наземного Very Large Telescope. Ключем стала спектроскопія — аналіз світла галактик за його довжинами хвиль. Проблема полягає в тому, що різні зорі роблять дуже різний внесок у світло галактики. Великі та яскраві зорі добре помітні навіть на величезних відстанях, тоді як маломасивні зорі набагато тьмяніші.
У результаті дослідники могли бачити переважно «космічні хмарочоси», тоді як численні «будинки» між ними залишалися практично непомітними. Саме ці маломасивні зорі, яких набагато більше, ніж яскравих, можуть приховувати величезну кількість додаткової маси.
Галактики виявилися набагато важчими
«Традиційні» оцінки маси галактик спиралися на припущення, що співвідношення між масивними та маломасивними зорями приблизно однакове в різних умовах.
Нове дослідження ставить цю ідею під сумнів. Вчені виявили, що найбільш масивні галактики раннього Всесвіту, ймовірно, містили значно більшу частку маломасивних зір, ніж, наприклад, Чумацький Шлях.
Особливо показовою стала одна з досліджених галактик. За оцінками авторів, вона могла сформуватися менш ніж через 1,5 мільярда років після Великого вибуху, а її справжня маса може бути до чотирьох разів більшою за попередні розрахунки.
Це важливо не лише через саму цифру. Якщо такі галактики справді були настільки масивними, вченим доведеться пояснити, як величезна кількість зір могла з’явитися за такий короткий час.
JWST знову ускладнює історію раннього Всесвіту
Від початку роботи JWST астрономи неодноразово знаходили галактики, які здавалися надто великими та зрілими для свого віку. Нове відкриття посилює цю проблему. Якщо попередні оцінки вже викликали питання щодо швидкості формування галактик, то додавання ще кількох «прихованих» мас Сонця робить суперечність із моделями ще помітнішою.
Йдеться не обов’язково про те, що сучасні теорії галактичної еволюції неправильні. Швидше, їм може знадобитися суттєве уточнення: зокрема, щодо того, як швидко формувалися зорі різної маси та яким був розподіл їхніх типів у молодому Всесвіті.
Десятиліття тому провести подібний аналіз було просто неможливо. Тепер JWST дозволяє отримувати настільки якісні спектри далеких галактик, що вчені можуть шукати слабкі сигнали від зір, які раніше фактично губилися у загальному світінні.
А що це означає для планет?
Відкриття має наслідки не лише для історії галактик. Маломасивні зорі живуть значно довше за масивні. Навколо таких зір також можуть існувати планети. Якщо їх було набагато більше в ранніх галактиках, ніж передбачали моделі, це потенційно означає, що планетні системи могли формуватися у Всесвіті частіше й раніше, ніж ми думали.
Поки що це лише можливий наслідок нового дослідження, а не доказ існування давніх населених світів. Але він додає ще один цікавий штрих до питання про те, наскільки рано у Всесвіті могли виникнути умови для появи планет.
Наступний крок — ще давніші галактики
Дослідники планують застосувати той самий метод до галактик, які виникли ще раніше. Це дозволить поступово наближатися до епохи, коли з’явилися перші зорі та галактики.
Можливо, майбутні спостереження JWST покажуть, що ранній Всесвіт був набагато багатшим на зорі, планети та складні структури, ніж припускала наука ще кілька років тому. Одне вже очевидно: що глибше астрономи заглядають у минуле за допомогою телескопа Джеймса Вебба, то складнішою стає історія перших мільярдів років існування Всесвіту.