Космологічна революція. Астрономи знайшли масивні галактики — настільки старі, що наука не може пояснити їхнє існування

Міжнародна команда науковців вивчала дані, отримані за допомогою телескопа Джеймса Вебба і знайшла одразу шість галактик, існування яких аж ніяк не вписується у наші уявлення про Всесвіт. Річ у тім, що ці галактики існували вже через 500−700 млн років після Великого вибуху. В самому факті існування галактик немає нічого дивного, проте вчені помітили, що ці об'єкти є занадто масивними та добре сформованими як для такого відносно молодого віку.

Дослідження вчених опубліковано в журналі Nature.

«Здається, я виплюнув свою каву. Більшість моїх колег з усього світу були онлайн, прикуті до екрану та вдивлялись у перші зображення. Мені здається, я міг почути, як у них відвисають щелепи», — пише Леббе про своє відкриття виданню Vice.

Один із головних висновків полягає в тому, що масивні галактики, які помітили вчені, вже були повністю сформованими на дуже ранньому етапі історії Всесвіту. Раніше ще нікому не вдавалося спостерігати такі масивні та великі галактики, які існували лише через кілька сотень мільйонів років після Великого вибуху.

«Ці шість галактик віком понад 12 млрд років досягають розмірів, що в 100 мільярдів разів перевищують масу нашого Сонця. Це забагато для сучасних моделей, а тому це відкриття може змінити наше розуміння того, як утворилися найдавніші галактики в нашому Всесвіті», — пояснює Леббе.

Перші зірки та галактики могли почати формуватися лише через 150 млн років після Великого вибуху — до цього це було нереально через надзвичайно високу температуру, яка не давала різноманітним частинкам збиратися в атоми.

Згідно з моделлю Лямбда-CDM, формування галактик — це повільний процес, який займає мільярди років і супроводжується злиття невеликих об'єктів протягом тривалого часу. Відкриття повністю сформованих галактик на такому ранньому етапі історії Всесвіту свідчить про те, що ми неправильно уявляли еволюцію галактик — принаймні, на початку існування нашого світу.

Ще один фактор, який здивував вчених — це те, як виглядають ці шість галактик. Вони не тільки виявилися не просто масивними, але й надзвичайно щільними, з великою кількістю зірок. Наприклад, одна з галактик є схожою за масою на наш Чумацький Шлях — проте водночас вона є приблизно в 30 разів меншою. Це означає, що галактики з невідомих причин накопичували матеріал набагато ефективніше за своїх однолітків.

Для більшого розуміння Леббе проводить паралелі з людьми: якщо Чумацький Шлях є дорослим чоловік зі зростом 180 сантиметрів і вагою 72 кілограми, то галактики, які вони знайшли, є однорічною дитиною зі зростом 7 сантиметрів і масою дорослої людини. Тобто матерія, яка існує у цих галактиках, є надзвичайно щільною, що є додатковою загадкою для вчених.

Це робить їх абсолютно непридатними до життя, принаймні такого, що відоме нам. Через надзвичайну щільність об'єктів зірки буквально б виварювали атмосферу на своїх планетах та обсмажували їх радіацією. Проте вчені і не планували шукати на них життя — ці галактики є цікавими саме через те, що вони можуть стати джерелом нових знань про еволюцію сучасних галактик загалом і Чумацького Шляху зокрема.

Ще одна загадка — це колір цих галактик. Згідно с моделлю Лямбда-CDM, такі молоді галактики мали б бути зоною активних зореутворень, через що їхній колір був би синім. Проте усі шість галактик мають червоний колір, що вказує на те, що всередині них не відбувається активного формування зір. Це кидає виклик стандартному розумінню еволюції галактик і ставить питання про те, як ці ранні масивні галактики змогли так швидко сформуватися і так рано припинили утворювати зорі.

Об'єкти виявилися настільки дивними та так сильно відрізнялися від уже усталених уявлень про ранні галактики, що дослідницька група певний час була впевнена, що у їхній роботі були помилки. Проте додаткові перевірки показали, що дані та їхня інтерпретація є надійними, а тому помилка криється в інших аспектах: у нашому загальному розумінні космології або нашому розумінні формування галактик у ранньому Всесвіті. Що б це не було, вчені очевидно закладають фундамент для великих змін у майбутньому.

Проте Леббе впевнений, що найближчим часом модель Лямбда-CDM буде і надалі центральною теорією сучасної космології. Щоб стверджувати про її неправильність, потрібна набагато більше доказів та інформації.

Важливо уточнити, що це — нормальна ситуація, і ніхто з учених не стверджує, що ми вже відкрили та знаємо все що можна дізнатися про наш Всесвіт. А тому логічно, що постійне оновлення наукових інструментів дозволяє нам відкривати все нові аспекти космосу.

Подібні дослідження не ставлять під сумнів попередні роботи вчених, адже у них не було доступу до сучасних інновацій, і вони працювали у рамках своїх можливостей та компетенцій. Навіть якщо виявиться, що Лямбда-CDM не ідеально описує Всесвіт, то її можна розглядати як сходинку, завдяки якій ми стали ще на крок ближчими до вирішення фундаментальних загадок нашого світу.