James Webb виявив стародавню галактику, більшу за наш Чумацький Шлях

Астрономи вважають, що перші галактики утворилися навколо гігантських ореолів темної матерії. Але нещодавно відкрита галактика, яка датується приблизно 13 мільярдами років тому, таємничим чином з’явилася задовго до того, як цей процес мав відбутися. За словами авторів дослідження, космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) знайшов галактику в ранньому Всесвіті, яка настільки масивна, що не повинна існувати, що ставить «значний виклик» стандартній моделі космології.

Галактика під назвою ZF-UDS-7329 містить більше зірок, ніж Чумацький Шлях, незважаючи на те, що вона сформувалася лише через 800 мільйонів років, а тривалість життя Всесвіту становить 13,8 мільярда років. Це означає, що вони якимось чином народилися без темної матерії, що почала їх формування, всупереч тому, що пропонує стандартна модель формування галактик.

Як це могло статися, незрозуміло, але, як і попередні відкриття JWST інших незрозуміло масивних галактик у ранньому Всесвіті, це загрожує перевернути наше розуміння того, як утворилася перша матерія у Всесвіті, або, можливо, навіть саму стандартну модель космології . Дослідники опублікували свої висновки 14 лютого в журналі Nature.

«Наявність цих надзвичайно масивних галактик у Всесвіті на такому ранньому етапі створення серйозних проблем для нашої стандартної моделі космології», — заявила співавтор дослідження Клаудія Лагос, доцент кафедри астрономії в Міжнародному центрі радіоастрономічних досліджень. Це тому, що масивні структури темної матерії, які вважаються необхідними компонентами для утримання ранніх галактик разом, ще не встигли сформуватися на такому ранньому етапі Всесвіту, додав Лагос.

Світло поширюється з фіксованою швидкістю через космічний вакуум, тож чим глибше ми заглядаємо у Всесвіт, тим віддалене світло ми перехоплюємо й тим далі в часі ми бачимо. Саме це дозволило дослідникам використовувати JWST для виявлення ZF-UDS-7329 приблизно 11,5 мільярдів років тому.

Вивчаючи спектри світла, що надходить від зірок цієї надзвичайно далекої галактики, дослідники виявили, що зірки народилися за 1,5 мільярда років до цього спостереження, або приблизно 13 мільярдів років тому.

Астрономи не впевнені, коли перші зоряні кульки почали скупчуватися в галактиках, які ми бачимо сьогодні, але космологи раніше підрахували, що процес почався повільно протягом перших кількох сотень мільйонів років після Великого вибуху.

Сучасні теорії припускають, що ореоли темної матерії (таємничої та невидимої речовини, яка, як вважається, становить 25% сучасного Всесвіту) поєднуються з газом, утворюючи перші проростки галактик. Після 1-2 мільярдів років життя Всесвіту перші протогалактики досягли підліткового віку, утворившись у карликові галактики, які почали пожирати одна одну, щоб вирости в такі, як наша.

Але нове відкриття збентежило цю точку зору: галактика не тільки кристалізувалась без достатньої кількості темної матерії, яка б зародила її, але незабаром після раптового спалаху зореутворення галактика раптово заспокоїлася, тобто припинилося її зореутворення.

«Це розсуває межі нашого нинішнього розуміння того, як галактики формуються та еволюціонують», — сказала у заяві співавтор дослідження Темія Нанаяккара , астроном з Технологічного університету Свінберна в Австралії. «Ключове питання зараз полягає в тому, як вони так швидко утворюються на дуже ранніх стадіях Всесвіту, і які таємничі механізми призводять до того, що вони різко зупиняють утворення зірок, коли решта Всесвіту це робить».

Наступними кроками дослідників буде пошук нових подібних галактик. Якщо вони знайдуть такі, це може серйозно суперечити попереднім уявленням про те, як утворилися галактики, сказали вони.