Телескоп «Джеймс Уэбб» в конце 2022 году сделал удивительное открытие, выявив аномально развитые галактики в ранней Вселенной. Эти галактики уже содержали значительное количество звезд и имели сложную структуру. А в мае 2024 года Уэбб заглянул еще дальше в космос и нашел сразу две ранние галактики. Обе возникли примерно через 300 миллионов лет после Большого взрыва.
Обнаруженные объекты значительно превышают по массе и зрелости те, что предполагались учеными для этого периода космической истории. Это открытие ставит под сомнение нынешние модели формирования и эволюции галактик. Телескоп продемонстрировал свою уникальную способность раскрывать тайны Вселенной, отодвигая границы наших знаний.
Что должен был обнаружить Джеймс Уэбб и что обнаружил на самом деле
Третий год на орбите недалеко от Земли, в полутора миллионах километров, работает лучший на сегодняшний день космический телескоп «Джеймс Уэбб». Это действительно самый сильный инструмент, задача которого — заглянуть как можно глубже в космическое пространство, а значит — увидеть далекое прошлое Вселенной.
Чем дальше галактика, тем дальше от нее идет свет, получается, в подобный телескоп мы видим то, что происходило миллионы лет назад.
Задача этого телескопа удивительна.
Джеймс Уэбб должен был найти границу Темной эпохи Вселенной. Такая эпоха обязана была быть: по прошествии примерно 400 000 лет с Большого взрыва вещество Вселенной остыло настолько, что перестало излучать свет.
Оно все еще было плотным и однородным, почти одинаковым во всех направлениях. А сегодня мы видим Вселенную, разбитую на звезды, планеты, галактики, а между ними почти пустота.
Значит, был этап в жизни нашей Вселенной, когда вещество собиралось в комки. Причиной этого была гравитационная неустойчивость. Там, где чуть-чуть повысилась плотность вещества, эта область начинала притягивать к себе соседний газ и становиться еще плотнее. А по соседству с ней, наоборот, вещество становилось более разреженным. И, таким образом, Вселенная постепенно собрала вещество в комочки, которые затем стали звездами и галактиками. Так пространство разбилось на части — кончилась эпоха однородной горячей Вселенной.
Затем — длительный этап холодного, почти однородного существования вещества. И в какой то момент родились звезды — они вновь осветили Вселенную. Важно было понять, была ли Темная эпоха, когда она началась и когда закончилась.
Чтобы восстановить историю Вселенной во всех деталях, телескоп им. Джеймса Уэбба заглянул туда, где должна была быть темная эпоха, и... увидел там галактики!
Отменяем Большой взрыв?
Было совершенно неожиданно, что по прошествии примерно 300, даже 250 миллионов лет от рождения Вселенной в ней уже были яркие звезды, собранные в галактики. Более того, в центрах этих галактик уже были гигантские черные дыры. Вообще-то, считается, что черные дыры должны были постепенно формироваться, когда умирали звезды. Поэтому начались разговоры о том, что вся современная космология никуда не годится: надо все пересмотреть, и вообще никакого Большого взрыва не было.
На самом деле теорию Большого взрыва подтверждает такое количество настолько точных наблюдений, что никогда уже отменить ее будет невозможно.
Расчеты, относящиеся к первым секундам после Большого взрыва, первым минутам и первым часам, объясняют химический состав Вселенной — много аккуратных и абсолютно надежных измерений. Так что отменить Большой взрыв невозможно. Общая картина эволюции Вселенной уже создана, и мы от нее никогда не откажемся, потому что нет альтернативы.
Однако какие то детали в ней, конечно, придется изменять. Конечно, придется настраивать эту теорию в соответствии с новыми наблюдениями, особенно сильно это касается черных дыр.
Новая теория черных дыр
Объяснить их рост, набор массы до миллионов солнечных масс в одной черной дыре, за такое короткое время, 200-300 миллионов лет, в рамках общепринятых концепций, видимо, не получится. Однако появилась альтернативная теория: а может быть, черные дыры уже родились такими большими? Оказывается, такой взгляд имеет право на существование. Дело в том, что, родившись как почти однородное гигантское пространство, наполненное веществом, Вселенная в каких то своих небольших частях могла притормозить расширения и остаться очень плотной в виде черных дыр.
То, что мы называем первичными черными дырами, это как бы кусочки Вселенной, которые в момент Большого взрыва не получили возможность расширяться. Все остальное расширялась, а эти маленькие кусочки оказались настолько плотными, что застыли в положении, ну, как бы в каком они были в момент Большого взрыва.
Это взгляд, который долгое время не получал фактов в свое подтверждение. Вот теперь телескоп «Джеймс Уэбб» нам эти факты подарил. Окажется ли это единственной возможностью? Или мы найдем какой-то вариант, когда все-таки черные дыры набирали массу в процессе своей эволюции, а не родились сразу гигантскими? Пока неясно. Есть разные взгляды, идет дискуссия, конкуренция научных расчетов. Мне кажется, что все таки первичных черных дыр не было: невозможно достаточно аккуратно математически пока объяснить их рождение.
В любом случае, физики и астрофизики получили замечательный новый материал, основываясь на котором, скорее всего, в ближайшее время наука, представления о развитии Вселенной получат большой рывок вперед.
«Уэбб» обнаружил больше древних галактик, чем должно быть согласно Стандартной модели
Рождение самых ранних галактик во Вселенной впервые наблюдали астрономы
«Уэбб» находит галактики, слишком массивные для ранней Вселенной. Возможно, это мираж
«Недостающее звено»: что появилось раньше — черные дыры или галактики?
В форме выпечки: ранние галактики имели очень непривычный вид