Космологическая революция. Астрономы нашли массивные галактики — настолько древние, что наука не может объяснить их существование

Международная команда ученых изучала данные, полученные с помощью телескопа Джеймса Уэбба, и нашла сразу шесть галактик, существование которых никак не вписывается в наши представления о Вселенной. Дело в том, что эти галактики существовали уже через 500−700 млн лет после Большого взрыва. О самом факте существования галактик нет ничего удивительного, однако ученые заметили, что эти объекты слишком массивны и хорошо сформированы как для такого относительно молодого возраста.

Исследование ученых опубликовано в журнале Nature.

«Кажется, я выплюнул свой кофе. Большинство моих коллег со всего мира были онлайн, прикованные к экрану и всматривались в первые изображения. Мне кажется, я мог услышать, как у них отвисают челюсти», — пишет Леббе о своем открытии изданию Vice.

Один из главных выводов заключается в том, что ученые заметили массивные галактики, которые уже были полностью сформированы на очень раннем этапе истории Вселенной. Раньше еще никому не удавалось наблюдать такие массивные и крупные галактики, которые существовали только спустя несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва.

«Эти шесть галактик старше 12 млрд лет достигают размеров, в 100 миллиардов раз превышающих массу нашего Солнца. Это многовато для современных моделей, поэтому это открытие может изменить наше понимание того, как образовались древнейшие галактики в нашей Вселенной», — объясняет Леббе.

Первые звезды и галактики могли начать формироваться только через 150 млн лет после Большого взрыва — до этого это было нереально из-за чрезвычайно высокой температуры, которая не давала разнообразным частицам собираться в атомы.

Согласно модели лямбда-CDM, формирование галактик — это медленный процесс, занимающий миллиарды лет и сопровождающийся слиянием небольших объектов в течение длительного времени. Открытие полностью сформированных галактик на столь раннем этапе истории Вселенной свидетельствует о том, что мы неправильно представляли эволюцию галактик — по крайней мере, в начале существования нашего мира.

Еще один фактор, который удивил ученых, — это то, как выглядят эти шесть галактик. Они не только оказались не просто массивными, но и очень плотными, с большим количеством звезд. Например, одна из галактик похожа по массе на наш Млечный Путь — однако в то же время она примерно в 30 раз меньше. Это означает, что галактики по неизвестным причинам накапливали материал гораздо эффективнее своих сверстников.

Для большего понимания Леббе проводит параллели с людьми: если Млечный Путь является взрослым мужчиной с ростом 180 сантиметров и весом 72 килограмма, то обнаруженные ими галактики являются годовалым ребенком с ростом 7 сантиметров и массой взрослого человека. То есть материя, существующая в этих галактиках, чрезвычайно плотная, что является дополнительной загадкой для ученых.

Это делает их совершенно непригодными к жизни, по крайней мере такой, которая известна нам. Из-за чрезвычайной плотности объектов звезды буквально вываривали бы атмосферу на своих планетах и обжаривали их радиацией. Однако ученые и не планировали искать на них жизнь — эти галактики интересны именно потому, что они могут стать источником новых знаний об эволюции современных галактик в целом и Млечного Пути в частности.

Еще одна загадка — это цвет этих галактик. Согласно модели лямбда-CDM, такие молодые галактики должны быть зоной активных звездообразований, из-за чего их цвет был бы синим. Однако все шесть галактик имеют красный цвет, что указывает на то, что внутри них не происходит активного формирования звезд. Это бросает вызов стандартному пониманию эволюции галактик и задает вопрос о том, как эти ранние массивные галактики смогли так быстро сформироваться и так рано прекратили образовывать звезды.

Объекты оказались настолько странными и так сильно отличались от уже устоявшихся представлений о ранних галактиках, что исследовательская группа некоторое время была уверена, что в их работе были ошибки. Однако дополнительные проверки показали, что данные и их интерпретация надежны, поэтому ошибка кроется в других аспектах: в нашем общем понимании космологии или нашем понимании формирования галактик в ранней Вселенной. Что бы это ни было, ученые очевидно закладывают фундамент для больших изменений в будущем.

Однако Леббе уверен, что в ближайшее время модель лямбда-CDM будет и дальше центральной теорией современной космологии. Чтобы утверждать о ее неправильности, нужно гораздо больше доказательств и информации.

Важно уточнить, что это нормальная ситуация, и никто из ученых не утверждает, что мы уже открыли и знаем все, что можно узнать о нашей Вселенной. Поэтому логично, что постоянное обновление научных инструментов позволяет нам открывать все новые аспекты космоса.

Подобные исследования не подвергают сомнению предыдущие работы ученых, ведь у них не было доступа к современным инновациям, и они работали в рамках своих возможностей и компетенций. Даже если окажется, что лямбда-CDM неидеально описывает Вселенную, то ее можно рассматривать как строчку, благодаря которой мы стали еще на шаг ближе к решению фундаментальных загадок нашего мира.