Пять галактик удалось обнаружить с помощью космического телескопа «
Джеймс Уэбб» (JWST). Возраст этих галактик составляет 200 миллионов лет после
Большого взрыва, что делает их самыми ранними из когда-либо обнаруженных. Есть предположения о том, что их может быть гораздо больше.
Расположенные на расстоянии 13,6 миллиарда световых лет, образовавшиеся всего через 200 миллионов лет после Большого взрыва, эти пять галактик являются самыми далёкими из когда-либо обнаруженных и, вероятно, одними из первых, которые сформировались в древней
Вселенной.
Если результаты наблюдений подтвердятся, древние галактики дадут астрономам возможность проверить существующие теории формирования галактик и получить уникальные сведения о том, как материя впервые сколлапсировала в космосе.
Исследователи опубликовали свои результаты 26 ноября в базе данных препринтов arXiv, поэтому они ещё не прошли рецензирование.
«Согласно стандартной парадигме формирования структур, те же первобытные флуктуации, которые породили горячие и холодные пятна в космическом микроволновом фоне (CMB), в конечном итоге вырастут, разрушатся и сформируют первые галактики во время космического рассвета, положив начало эпохе первого света», - пишут исследователи в своей работе.
«Эти первые галактики оставались вне пределов нашей наблюдательной досягаемости в течение десятилетий», - добавляют они. «Однако JWST изменил эту ситуацию». Исходя из прошлых предположений космологов, первые скопления звёзд начали сливаться и образовывать галактики всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва.
Затем, всего через 1-2 миллиарда лет жизни Вселенной, согласно современным теориям, эти ранние протогалактики достигли «подросткового возраста» - сформировались в карликовые галактики, которые пожирали друг друга, чтобы затем вырасти в такие, как та, в которой находится Земля.
Но определить точное время этого процесса и скорость, с которой происходили самые ранние этапы, довольно сложно, поскольку свет от этих галактик очень слабый, а расширение Вселенной резко растянуло (или сдвинуло) их волны в инфракрасном спектре.
В отличие от своего предшественника, космического телескопа «
Хаббл», JWST может обнаруживать свет в инфракрасном спектре, что открывает телескопу доступ к первым этапам развития Вселенной. Однако свет, исходящий от самых ранних эпох нашей Вселенной, ещё слишком тусклый, чтобы его можно было обнаружить самостоятельно.
Чтобы обойти эту проблему, исследователи, проводившие новые наблюдения в рамках проекта «Galactic Legacy Infrared Midplane Survey Extraordinaire» (GLIMPSE) (Галактическое наследие инфракрасного оптического обзора), воспользовались явлением, известным как гравитационное линзирование (эффект, возникающий в тех случаях, когда свет, испускаемый одной галактикой, проходит через другую), чтобы увеличить далёкий свет этих ранних галактик.
Как описал
Эйнштейн в своей общей теории относительности, гравитация - это искривление и искажение пространства-времени в присутствии материи и энергии. Это искривлённое пространство, в свою очередь, диктует, как движутся энергия и материя.
Это означает, что даже если свет движется по прямой линии, он может быть изогнут, а его интенсивность увеличена гравитацией. В данном случае обнаруженная галактика Abell S1063 находится между выбранной для исследования областью и Солнечной системой, фокусируя свет ранней галактики так, чтобы его можно было увидеть в телескопы.
Направив JWST на эту область искривлённого пространства и медленно собирая свет, проникающий сквозь неё, астрономы довели возможности телескопа до предела, уловив первые слабые отблески ранних галактик.
Если результаты дальнейших исследований подтвердятся, то эти галактики-кандидаты окажутся моложе самой ранней из подтверждённых галактик, JADES-GS-z14-0, примерно на 90 миллионов лет, что делает их одними из самых первых, которые когда-либо могли образоваться. А тот факт, что все они были обнаружены в одном и том же районе неба, говорит о том, что их может быть гораздо больше.
Как же эти галактики выросли так быстро? Ответы на эту космическую загадку остаются неуловимыми, но вряд ли они повлияют на нынешнее понимание космологии. Вместо этого астрономы придумывают объяснения, которые включают в себя более раннее, чем ожидалось, появление гигантских
чёрных дыр, обратную связь от взрывов сверхновых или даже влияние тёмной энергии, чтобы объяснить быстрое формирование звёзд внутри них.