«Червоні монстри» кидають виклик тому, що ми знаємо про ранній Всесвіт

Вчені розкрили інтригуючу історію про зростання галактик, у якій представлені таємничі «червоні монстри», які розкривають нові таємниці молодого Всесвіту. Міжнародна група експертів під керівництвом Женевського університету (UNIGE) виявила три надмасивні галактики – кожна з яких майже така ж суттєва, як Чумацький Шлях, – які з’явилися протягом першого мільярда років після Великого вибуху.

Теорія утворення галактик

Це відкриття здивувало вчених, оскільки кидає виклик популярної теорії утворення галактик. Відповідно до сучасних моделей, галактики повільно ростуть у великих гало темної матерії. Ці гало, які є невидимими структурами, втягують газ, який згодом утворює зірки. Традиційно вчені вважали, що лише близько 20% цього газу перетвориться на зірки в цих галактиках.

Однак висновки команди UNIGE показують, що ці ранні масивні галактики були надзвичайно ефективними у створенні зірок. Вони виробляли зірки набагато швидше та у більшій кількості, ніж очікувалося, зростаючи з надзвичайною швидкістю порівняно з галактиками, які утворилися пізніше. Ця несподівана ефективність свідчить про те, що ранні галактики росли способами, які раніше вчені не розглядали, спонукаючи до перегляду теорій формування галактик.

Три «червоних монстра»

Програма FRESCO космічного телескопа Джеймса Вебба зробила це чудове відкриття можливим. Краса програми FRESCO полягає в її передовому інструменті, спектрографі NIRCam/grism, який дозволяє точно вимірювати відстань і зоряні маси галактик. Завдяки чудовим можливостям JWST астрономи змогли систематично досліджувати галактики в далекому та ранньому Всесвіті, включно з масивними та затемненими пилом галактиками.

Після дослідження галактик в огляді FRESCO більшість галактик відповідали існуючим моделям. Тим не менш, команда знайшла три галактики, які були напрочуд масивними. Через високий вміст пилу, який надає їм унікального червоного кольору на зображеннях JWST, гігантські галактики тепер відомі як «червоні монстри».

Розкриття прихованих червоних монстрів

Доктор Mengyuan Xiao, провідний автор дослідження, є постдокторським дослідником у відділі астрономії на факультеті наук UNIGE. Доктор Сяо об’єднав зусилля з доктором Девідом Ельбазом, директором з досліджень CEA Paris-Saclay, щоб дослідити червоних монстрів.

«Наші відкриття змінюють наше розуміння формування галактик у ранньому Всесвіті», — зазначив доктор Сяо. «Масивні властивості цих червоних монстрів навряд чи були визначені до JWST, оскільки вони оптично невидимі через ослаблення пилу», — сказав доктор Ельбаз.

Вивчення зростання галактик з часом

Використовуючи телескоп Джеймса Вебба, дослідники розробили інноваційну програму, яка дозволяє систематично аналізувати повну вибірку галактик з емісійними лініями протягом першого мільярда років космічної історії. Ця програма дозволила команді отримати точні оцінки відстані та надійні вимірювання маси зірок для повної вибірки галактик. Паскаль Еш є доцентом кафедри астрономії в UNIGE та головним дослідником програми спостережень.

«Наші результати підкреслюють надзвичайну потужність спектроскопії NIRCam/grism», — зазначив Ош. «Інструмент на борту космічного телескопа дозволяє нам ідентифікувати та вивчати зростання галактик з часом, а також отримати чіткішу картину того, як зоряна маса накопичується протягом космічної історії».

«Занадто багато, занадто масивні» галактики

Відкриття цих масивних галактик ставить під сумнів існуючі уявлення про те, як утворюються галактики. Отримані дані підкреслюють наявність несподівано великої кількості великих галактик – «занадто багато, занадто масивних» галактик – на дуже ранньому етапі історії Всесвіту. Це свідчить про те, що в існуючих моделях можуть бути відсутні певні процеси або фактори, які дозволили деяким галактикам швидко рости відразу після Великого вибуху.

Майбутні напрямки досліджень

Щоб краще зрозуміти ці гігантські галактики, вчені продовжуватимуть спостерігати за ними за допомогою таких потужних інструментів, як JWST і ALMA. Ці інструменти можуть запропонувати більш детальні уявлення та допомогти знайти більше таких надмасивних галактик, поглиблюючи наше розуміння формування галактик у ранньому Всесвіті та потенційно переглядаючи моделі космічної еволюції. Майбутні спроби обіцяють вирішити постійні питання про вміст темної матерії Всесвіту, процеси формування зірок і динамічну поведінку галактик у космічних масштабах часу.

Значення червоних монстрів

Відкриття з JWST значно сприяли нашому розумінню походження космосу, зокрема, пропонуючи нові погляди на ранній Всесвіт. Ці відкриття кидають виклик існуючим парадигмам еволюції Всесвіту, припускаючи, що навіть на стадіях зародження після Великого вибуху існувало середовище, дозріле для швидкого зростання та формування червоних монстрів.

«Ці результати вказують на те, що галактики в ранньому Всесвіті могли утворювати зірки з несподіваною ефективністю», — сказав доктор Сяо.

«Коли ми будемо вивчати ці галактики більш глибоко, вони запропонують нове розуміння умов, які сформували найдавніші епохи Всесвіту. Червоні монстри — це лише початок нової ери в нашому дослідженні раннього Всесвіту». Дослідження опубліковано в журналі Nature.