Телескоп Джеймс Вебб виявив таємничі галактики, які викликають сумніви в теорії Великого вибуху / NV

$10 млрд, які три космічні агентства — американське NASA, європейське ESA, і канадське CSA — вклали у будівництво та виведення на орбіту телескопа імені Джеймса Вебба, почали приносити свої плоди.Телескоп, побудований на заміну Хабблу, який трудиться в космосі з 1990-го року, є набагато серйознішим інженерним рішенням, розташований на дальшій орбіті та має «гостріший погляд».Вебб був виведений на орбіту в грудні 2021 року, і з того часу він уже встиг порадувати вчених. Наприклад, першим безпосереднім знімком екзопланети. Досі вчені лише визначали їх наявність у зірок і певні параметри (розміри, атмосфера тощо) за другорядними ознаками.Також Вебб зазирнув углиб хмар Титана, загадкового супутника Сатурна і виявив феноменального коричневого карлика — об'єкт надто великий, щоб бути планетою, але який так і не став зіркою.Телескоп зафіксував процес злиття двох галактик, під час якого нові зірки формуються у 20 разів швидше, ніж у Чумацькому Шляху, що поставило перед вченими запитання.Чимало інших знімків Вебба ще потребують детального вивчення, і вчені не сумніваються, що колосальні витрати на створення телескопа багаторазово окупляться з наукового погляду.Однак, може статися так, що одне з нещодавніх відкриттів, зроблених за допомогою знімків Джеймса Вебба, вже саме собою може мати не просто велике, а воістину колосальне значення для сучасної науки.Вебб зміг зазирнути настільки далеко вглиб Всесвіту, що його знімки зафіксували неймовірно стародавні галактики. Вони є настільки масивними і так давно існують, що наука взагалі не може пояснити, як таке можливо.Це підриває підвалини загальноприйнятої космологічної моделі, що описує Великий вибух, поступове охолодження матерії та повільне формування галактик протягом мільярдів років. Ця модель є наріжним каменем сучасної фізики, її викладають у школах нарівні з такими базовими речами, як теорема Піфагора і закони термодинаміки.Монструозні галактики раннього Всесвіту зі знімків Вебба ставлять усе це під сумнів.Загадкові старці у Всесвіті «Здається, я виплюнув свою каву», — згадує астроном Іво Леббе з австралійського Технологічного університету Свінберна той момент, коли надійшли дані про аналіз знімків Джеймса Вебба.Це були знімки шести найдавніших галактик, колись знайдених нами у Всесвіті. І вони зовсім не вписувалися в наші уявлення про Всесвіт.«Більшість моїх колег з усього світу були онлайн, прикуті до екрана та вдивлялися у перші зображення, — розповідав Леббе в одному зі своїх інтерв'ю. — Мені здається, я міг почути, як у них відвисають щелепи».Річ у тім, що шість галактик, відкриті Веббом, існували вже через 500−700 млн років після гіпотетичного Великого вибуху. Це дуже незначний проміжок часу, за мірками Всесвіту, зазначають Леббе та його колеги у своїй роботі, яку опублікував авторитетний журнал Nature наприкінці лютого цього року. Але водночас знайдені галактики надто масивні та добре сформовані як для такого відносно молодого віку.Простіше кажучи, ці величезні галактики, що складаються із сотень мільярдів зірок, багато з яких перевищують за розмірами наше Сонце, були вже повністю сформованими структурами на дуже ранньому етапі формування Всесвіту після Великого вибуху.У межах наявної космологічної моделі, що описує Великий вибух (вона називається лямбда-CDM), це просто неможливо.«Це неймовірно. Немає жодного пояснення тому, що ранній Всесвіт міг бути здатним організувати себе так швидко, — говорить Еріка Нельсон, астрофізик з Колорадського університету, співавтор дослідження. — Ці галактики просто не мали встигнути сформуватися на той час».Сучасна наука має досить детальний, нехай і все ще гіпотетичний опис того, як функціонував Всесвіт на ранніх етапах свого існування. Вважається, що перші зірки та галактики могли почати формуватися не раніше, ніж через 150 млн років після Великого вибуху. До цього у Всесвіті панувала надзвичайно висока температура, за якої елементарні частинки не могли збиратися в атоми.По суті, розвиток Всесвіту і є процесом, під час якого невеликі об'єкти поступово зливаються в більші. І за сучасними уявленнями, формування галактик є дуже неспішним процесом, на який потрібні мільярди років.Згідно з моделлю лямбда-CDM, величезні і повністю сформовані галактики всього через кілька «годин» після Великого вибуху — це нонсенс. Напрошується висновок, що знімки Вебба фактично говорять нам, що до останнього часу ми неправильно розумли еволюцію Всесвіту.Галактики, яких не може бути Проте вік галактик, виявлених на фото телескопа Джеймса Вебба, не єдина загадка, пов’язана з ними. Дослідження Леббе та його колег рясніє фактами, які примушують вчених розводити руками.Детальне вивчення даних Вебба показало, що галактики не просто масивні, а й відрізняються феноменальною щільністю. Вони буквально набиті зірками під зав’язку.Так, вчені підрахували, що одна з виявлених галактик має масу, порівняну з масою нашої галактики Чумацький Шлях. Водночас її розміри приблизно в 30 разів менші. Щільність матерії в цих галактиках — у 1.000 разів більша, ніж у нашій.Для кращого розуміння того, наскільки це дивно, Леббе наводить приклад із людьми. Якщо наш Чумацький Шлях уявити у вигляді дорослого чоловіка зростом 180 см і вагою 70 кг, то ця галактика є немовлям зростом 6 см з такою ж масою.Це означає, що матерія в цих галактиках відрізняється надзвичайно щільністю.Натомість, якщо продовжувати мислити в межах моделі лямбда-CDM, це може означати, що знайдені галактики з невідомих причин накопичували матерію набагато швидше, якщо не сказати ефективніше, ніж інші галактики, які зароджувалися паралельно з ними. Інакше пояснити такі разючі відмінності неможливо.Але чому одні галактики, що зародилися після Великого вибуху, накопичували матерію швидко, а переважна більшість відомих нам інших галактик — ні? Можливо, всі ці галактики з мільярдами зірок і незліченною кількістю планет навколо них є абсолютно безлюдними.Найвища щільність матерії, ймовірно, призвела до того, що зірки випалювали атмосферу на планетах високою радіацією, припускають вчені.Але ще більшою загадкою є колір цих галактик. Зафіксоване телескопом світло, яке дало можливість розглянути ці галактики, летіло до нас понад 13 млрд років. Ми бачимо галактики такими, якими вони були через 500−700 млн років після гіпотетичного Великого вибуху.Отже, вік самих галактик не перевищує кількох сотень мільйонів років.Відповідно до загальноприйнятої моделі лямбда-CDM, такі молоді галактики мають бути зоною активного формування зірок, через що їхній колір був би синім, пояснює Джоел Лейя, один із співавторів дослідження.Але всі ці галактики мають червоний колір, який вказує на те, що процес активного формування зірок усередині них уже завершено.І це ставить вчених у глухий кут.Як могли галактики сформуватися так швидко після Великого вибуху, стати такими масивними, а потім різко припинити формування нових зірок?Все це виглядає особливо інтригуючим на тлі того, що на інших знімках Вебба зустрічаються й інші античні галактики. Зокрема й ще давніші, що сформувалися лише через 350 млн років після Великого вибуху. Але вони мають невеликі розміри і за всіма іншими параметрами цілком відповідають нашим уявленням про еволюцію.То про що ж тоді свідчить наявність шести унікальних стародавніх галактик, яких, за ідеєю, не має бути?Може, ніякого Великого вибуху не було? Леббе та його колеги не намагаються спростувати теорію Великого вибуху у своїй роботі. Хоча й зазначають, що спочатку не могли повірити побаченому на знімках Вебба. Дослідники спочатку вважали, що в їхній роботі були помилки — настільки дивними були дані і так сильно відрізнялися від уявлень про ранні галактики.Багаторазова перевірка даних показала, що їхня початкова інтерпретація була правильна. Такі галактики справді існують. І вони справді неймовірно відрізняються від нашого уявлення про те, якими мають бути галактики на такому ранньому етапі формування Всесвіту.Виникає логічне запитання — чи правильно ми розуміємо, як виник і розвивався Всесвіт.Публікація роботи дослідницької групи Леббе викликала новий виток дискусій із двох питань. Перше — більш щадне — виникає щодо наших уявлень про ранній розвиток Всесвіту. Ті, хто запитує про це, не ставлять під сумнів Великий вибух, як такий, але хочуть переглянути багато пунктів моделі лямбда-CDM.Можливо, ми помилково оцінюємо параметри ранньої еволюції Всесвіту. І є якесь пояснення того, як певні галактики змогли «всмоктати» неймовірну кількість матерії, тоді як інші галактики поступово розвивалися протягом мільярдів років.Проте є й радикальніший погляд.Можливо, нам варто відкинути усталені уявлення і поставити запитання, а чи взагалі був Великий вибух, розмірковують деякі вчені.Зокрема, знімки Вебба змусили декого з дослідників згадати про модель Стаціонарного стану. Її запропонувала ще 1948 року група відомих учених на чолі з британськими вченими Фредом Хойлом, Германом Бонді та Томасом Голдом.Вони заперечували Великий вибух. І пропонували концепцію Всесвіту, яка завжди існувала в більш-менш одному і тому ж стані. На їхню думку, нова матерія безупинно створюється для підтримки постійної щільності Всесвіту.Концепція мала багато послідовників. Однак наприкінці 1960-х було опубліковано цілу низку робіт, заснованих на космологічних спостереженнях, які підтверджували існування густішого та гарячішого початкового стану Всесвіту.Теорію Великого вибуху почали вважати фактично підтвердженою.А у 2014 році дослідники виявили неопублікований рукопис Альберта Ейнштейна, в якому він висловлює сумніви в теорії Великого вибуху і наводить аргументи на користь Стаціонарної моделі Всесвіту. Рукопис датовано 1931 роком.Виходить, що Ейнштейн був проти теорії Великого вибуху, навіть попри те, що вона базувалася на підставі його рівнянь із Загальної теорії відносності. Великий фізик вважав, що у Всесвіті відбувається еволюція, проте це — поступовий і вічний процес.До домінантної моделі лямбда-CDM згодом виникло безліч інших запитань. Наприклад, вчені не можуть обчислити швидкість, з якою розширюється Всесвіт (так звана постійна Хаббла). Багато «дір» у нашій картині світобудови закривають таємничою темною матерією і темною енергією. Але про них відомо мало.Торік група дослідників із Каліфорнійського університету підкинула хмизу у багаття, на якому поступово підсмажується загальноприйнята модель Всесвіту. Вчені досліджували питання щільності розподілу матерії у Всесвіті. Вважається, що матерія поширена у Всесвіті «згустками», у яких формуються галактики. За розрахунки розповсюдження цих згустків відповідає параметр сигма-8.Раніше було заведено вважати, що сигма-8 перебуває у прямій залежності від постійної Хаббла — в разі зростання одного параметра зростає й інший. Проте дослідники змогли створити модель, у якій цей зв’язок розірвано.«Проблема невідповідності постійної Хаббла й невідповідності сигми-8 є натяком на те, де нам варто шукати тріщини в моделі лямбда-CDM», — каже Арсалан Аділ, фізик-теоретик Каліфорнійського університету, один із авторів досліджень.Тепер свій внесок у перелік робіт, які натякають на тріщини у наших уявленнях про зародження Всесвіту, зробив і телескоп Вебба зі своїми знімками «неможливих» галактик.Втім, Леббе не поспішає брати на себе роль «руйнівника міфів».«Екстраординарні твердження вимагають екстраординарних доказів», — вважає вчений, натякаючи, що для того, аби заперечувати Великий вибух, потрібно більше підстав.Одного такого дослідження замало, щоб спростувати центральну теорію сучасної космології, констатує Леббе.Він із задоволенням обговорює з колегами та журналістами різні гіпотези походження стародавніх масивних галактик, які не обов’язково передбачають спростування Великого вибуху.Однією з таких гіпотез є наявність у цих галактиках надмасивних чорних дір. Газ, що падає в них, може бути джерелом яскравого світіння, яке ми сприймаємо за мільярди зірок.Щоправда, звідки такі гігантські чорні діри взялися в молодих галактиках і чому їх немає в інших галактиках — чергова загадка.Навіть якщо таємниця масивних античних галактик не спростовує Великий вибух, вона все одно ставить питання про спроможність наших уявлень про Всесвіт, зазначає технологічний оглядач журналу Vice Бекі Феррейра.«Ці галактики настільки масивні і незвичайні, що вони перекреслюють 99% наших уявлень про ранню космологію, — констатує Лейя. — До якого б результату не привело їх подальше вивчення, це змусить нас докорінно переосмислити все, що ми знаємо про зародження Всесвіту».

Теорія Великого вибуху затріщала по швах. Телескоп Джеймса Вебба зафіксував стародавні галактики, яких не може бути

Інші лонгріди

Теорія Великого вибуху затріщала по швах. Телескоп Джеймса Вебба зафіксував стародавні галактики, яких не може бути

Діліться матеріалом

Інші лонгріди

Увійти