Астрономы, использующие космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) и Атакамскую крупномасштабную миллиметровую/субмиллиметровую матрицу (ALMA), обнаружили 70 древних, пыльных галактик, которые сформировались удивительно рано в истории Вселенной. Эти галактики, наблюдаемые такими, какими они были менее чем через миллиард лет после Большого взрыва, содержат неожиданно высокий уровень тяжёлых элементов («металлов») — что бросает вызов современным моделям галактической эволюции.
Неожиданное Обогащение Металлами
Современные космологические модели предсказывают, что тяжёлые элементы не должны присутствовать в таком изобилии так рано во Вселенной. Звёзды производят эти более тяжёлые элементы посредством ядерного синтеза, и ожидалось, что первоначальные поколения звёзд будут относительно бедны металлами. Однако эти вновь обнаруженные галактики уже были богаты металлами, что подразумевает, что звездообразование началось раньше и эффективнее, чем считалось ранее.
По словам Хорхе Савалы из Университета Массачусетса в Амхерсте: «Пыльные галактики — это массивные галактики с большим количеством металлов и космической пыли… И эти галактики очень старые, что означает, что звёзды формировались в ранней Вселенной, раньше, чем предсказывают наши текущие модели».
Как Было Сделано Открытие
Исследование началось с того, что ALMA идентифицировала популяцию из 400 ярких, пыльных галактик. Последующие наблюдения JWST сузили этот список до 70 слабых кандидатов на краю наблюдаемой Вселенной — многие из которых никогда раньше не видели. Объединив данные с обоих телескопов, астрономы подтвердили, что эти галактики сформировались всего через 500 миллионов лет после Большого взрыва. Эта хронология требует переоценки того, как быстро развивались галактические структуры после рождения Вселенной.
Соединяя Точки
Эти древние галактики, похоже, связаны с двумя другими ранее обнаруженными типами галактик: чрезвычайно яркими, активно образующими звёзды галактиками и более старыми, «тихими» галактиками, которые больше не производят звёзды. Савала сравнивает это с тем, что у нас есть «снимки жизненного цикла этих редких галактик». Яркие галактики представляют юность, тихие галактики — старость, а вновь открытые пыльные галактики заполняют пробел как молодые взрослые.
Эта связь предполагает, что наше понимание галактической эволюции неполно. Если эти три популяции действительно связаны, то звездообразование должно было начаться раньше и происходить быстрее, чем позволяют существующие теории.
Необходимы дополнительные исследования, чтобы закрепить эти связи, но текущие доказательства подразумевают, что наша космическая хронология нуждается в пересмотре. Открытие этих ранних, богатых металлами галактик поднимает фундаментальные вопросы о том, как формировались звёзды и развивались галактики в младенчестве Вселенной.
