Космічний телескоп Джеймса Вебба, який навіть ще не закінчив свій перший повний рік спостережень, приніс кілька справжніх приголомшливих результатів. Але серед сенсаційних зображень і безпрецедентних знахідок було і те, що телескоп виявив галактики в неймовірно молодому Всесвіті. Вони були настільки масивними та з’явилися так рано, що, як стверджували заголовки у ЗМІ, «зламали» космологічну модель Великого вибуху.
Твердження стало вірусним, але, як і багато інших речей в Інтернеті, це просто неправда, зазначається у статті на сайті space.com
Тепер є більше досліджень, які підтверджують факт Великого вибуху. Нещодавно дослідники уважніше розглянули дані та визначили, що далекі галактики, виявлені космічним телескопом Джеймса Вебба, справді ідеально сумісні з нашим сучасним розумінням космології.
Потенційна проблема з далекими галактиками полягає не в тому, що вони існують. Фактично, сучасне формулювання теорії Великого вибуху, яке називається космологією ΛCDM (Λ означає темну енергію, а CDM означає «холодна темна матерія»), передбачає появу галактик у дуже молодому Всесвіті. Це тому, що мільярди років тому не було ні галактик, ні навіть зірок. Коли наш Всесвіт був набагато меншим і набагато щільнішим, ніж сьогодні, все було набагато більш однорідним, лише невеликі відмінності щільності випадково з’являлися тут і там.
Дослідники, які відкрили ці галактики, підрахували, що їхня велика маса ставить їх у протиріччя з багатьма моделями формування та еволюції галактик.
Але з часом ці відмінності в щільності зросли, дещо щільніші кишені затягували на себе більше матеріалу. Протягом сотень мільйонів років ці кишені сформувалися в перші зірки та згодом виросли до перших галактик.
Фактично, однією з головних цілей телескопа Вебба було виявити та охарактеризувати ці перші галактики, тому пошук галактик у неймовірно молодому Всесвіті є аргументом на користь теорії Великого вибуху, а не проти неї.
Так у чому ж тоді конфлікт? Очевидна напруга виникла через оцінені маси цих галактик. Деякі з них були досить великими — значно більше 10^10 сонячних мас. Це все ще набагато менше, ніж Чумацький Шлях, але для раннього Всесвіту вони досить гігантські.
Дослідники, які відкрили ці галактики, підрахували, що їхня велика маса ставить їх у протиріччя з багатьма моделями формування та еволюції галактик. Зрештою, дослідники стверджували, що жодна модель утворення галактик у рамках ΛCDM не може створювати такі великі галактики так швидко.
Але ці твердження ґрунтувалися на вимірюванні точної відстані до цих галактик — неймовірно складне завдання на таких екстремальних відстанях. Для галактик-рекордсменів, які можуть суперечити космологічним моделям, дослідники покладалися на так званий фотометричний червоний зсув, який підлаштовує приблизний спектр світла галактики в модель для оцінки відстані.
Цей метод, як відомо, ненадійний, із простими ефектами — наприклад, надлишком пилу, що оточує галактики, — змушуючи їх здаватися більш далекими, ніж вони є насправді.
Астрономи ще можуть підтвердити відстань до дуже великої галактики в ранньому Всесвіті, що може змусити нас переглянути наше розуміння формування галактик.
Щоб точно визначити, чи є проблема Великого вибуху, нова команда дослідників використала Вебба для ідентифікації галактик за допомогою набагато більш точного та надійного методу визначення відстані, відомого як спектроскопічне червоне зміщення. Цей метод ідентифікує спектральні лінії відомих елементів, випромінюваних галактиками, і використовує їх для вимірювання червоного зміщення, а отже, відстані до галактик.
Використовуючи цю більш точну техніку, команда знайшла вибірку з чотирьох галактик. Усі ці галактики були так само віддалені, як і раніше визначені галактики, але вони мали підтверджені надійні відстані. Однак ці галактики мали набагато менші маси: близько 10^8 і 10^9 мас Сонця.
Тож постало питання: чи ΛCDM дозволяє цим меншим галактикам існувати в такому молодому віці в історії Всесвіту, чи напруга залишається?
Моделювання дозволило дослідникам пограти з багатьма видами моделей. Якби жодна модель не могла створити галактики такої маси в такому віці, тоді ΛCDM мав би проблеми.
На щастя, таких проблем не було. Поява галактик із сонячними масами 10^8 у ранньому Всесвіті не була проблемою для ΛCDM, пояснила команда у своїй дослідницькій статті, яка була подана в The Astrophysical Journal Letters і доступна як препринт через arXiv.
Як завжди, це не остаточна відповідь. Астрономи ще можуть підтвердити відстань до дуже великої галактики в ранньому Всесвіті, що може змусити нас переглянути наше розуміння формування галактик і, можливо, навіть космологічну модель ΛCDM. У науці завжди важливо бути відкритим. Але перебільшених тверджень, зроблених на основі ранніх даних Вебба, ще недостатньо, щоб хвилюватися.