Загадки Вселенной. Ученые сравнили формирование первых звезд и галактик с глохнущим автомобилем — и вот, почему

В 2016 Хаббл смог обнаружить галактику GN-z11 на расстоянии 13,4 млрд световых лет.

Уже скоро NASA запустит новый телескоп имени Джеймса Уэбба, который наверняка улучшит наше космическое зрение. Благодаря его улучшенным линзам, человечество впервые получит телескоп, который сможет увидеть первые галактики, появившиеся сразу после зарождения Вселенной.

Однако пока это чудо инженерной мысли готовится к своей миссии, ученые все равно пытаются разгадать тайну появления первых космических структур нашего мира. Однако астрофизики из Ноттингемского университета подошли к этому вопросу с другой стороны и решили использовать телескоп, который предоставляет нам сама Вселенная.

Ученые уже давно используют эффект гравитационного линзирования для исследования космоса. Он возникает, когда массивный объект своим гравитационным полем искривляет свет небесного тела, находящегося за ним. Свет искажается до кольцеобразной формы и формирует кольцо Эйнштейна.

Таким образом, гравитация этого массивного объекта выступает в роли линзы — такого себе «естественного телескопа».

Черная дыра проходит напротив галактики и искривляет исходящий от нее свет.

Весной ученые подобным образом обнаружили галактику RXCJ0600-z, находящуюся в 12,4 млрд световых лет от Земли. Фактически это одна из самых молодых и одновременно далеких галактик, на которые мы когда-либо натыкались. В ней был обнаружен углеродный газ, что странно для галактики, которая появилась спустя всего 900 млн лет после Большого взрыва — в то время ранняя Вселенная содержала лишь небольшое количество гелия и водород.

Как оказалось, предыдущие гипотезы о формировании галактик были не совсем верны. Углеродный газ в RXCJ0600-z6 двигался упорядоченно, хотя раньше считалось, что это должно происходить абсолютно хаотично. Также галактика вращалась, что ранее считалось признаком более старых галактик.

Команда ученых из Ноттингема использовала данные космического телескопа Хаббл и Gran Telescopio Canarias, чтобы найти и изучить самые маленькие и слабые галактики по соседству с нами. Результаты их исследования разместили в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Сейчас у исследователей есть два предположения, как происходило формирование первых звезд и галактик — оно могло быть устойчивым, постепенно формируя все более сложные и массивные системы, а могло быть более резким и прерывистым, с интенсивными, но короткоживущими вспышками звездообразования, вызванными такими событиями, как слияния и усиленная аккреция газа.

Из-за того, что найти самые первые галактики или звезды прямо сейчас практически невозможно, ученые исследовали небольшие и тусклые галактики недалеко от Млечного Пути, которые могли бы выступить аналогами наших древних космических предков. В качестве гравитационной линзы они использовали скопления галактик — достаточно массивные объекты, чтобы искривлять проходящий сквозь них свет и повышать яркость тусклых небесных объектов.

Как оказалось, подобные маленькие аналоги самых первых галактик растут прерывисто — периоды бурной активности прерываются длительным затишьем. Затем цикл повторяется.

Астрофизик Алекс Гриффитс, один из исследователей, сравнил это с работой двигателя автомобиля, который периодически глохнет: «Главное наше открытие состоит в том, что образование галактик происходит прерывисто — существуют периоды активного звездообразования, которые сменяются периодами сна».

Также ученые отмечают, что эти периоды активности никак не связаны со слияниями галактик, как можно было бы предположить. Вероятно, это происходит из-за усиленной аккреции газа, однако причину этого нам еще предстоит найти. Скорее всего, для подобного исследования ученые не откажутся от помощи телескопа Джеймса Уэбба, когда тот приступит к работе.