Телескоп Уэбба нашел «невозможные» галактики, которые ломают теорию эволюции Вселенной

Используя космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) и комплекс радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array), астрономы исследовали 70 пыльных, активно формирующих звезды галактик на самом краю наблюдаемой Вселенной. Эти галактики, какими они были менее чем через 1 миллиард лет после Большого взрыва, способны изменить всё, что мы знаем о космической эволюции.

Оказывается, эти галактики уже были богаты «металлами» — так астрономы называют все элементы тяжелее водорода и гелия. Это открытие противоречит текущим моделям, согласно которым у первого поколения звезд просто не было времени, чтобы синтезировать и распространить эти тяжелые элементы в таком объеме за столь короткий по космическим меркам срок.

«Пыльные галактики — это массивные галактики с большим количеством металлов и космической пыли», — заявил в своем заявлении руководитель команды Хорхе Завала из Массачусетского университета в Амхерсте. — «И эти галактики очень старые, а это означает, что звезды формировались в ранней Вселенной раньше, чем предсказывают наши нынешние модели».

Исследование этих галактик началось, когда Завала и его коллеги использовали ALMA — массив из 66 радиоантенн, расположенных в пустыне Атакама на севере Чили, — для идентификации популяции из 400 ярких и пыльных галактик.

Дальнейшие наблюдения с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба позволили сузить этот список до 70 кандидатов в тусклые пыльные галактики на самом краю космоса, большинство из которых никогда ранее не наблюдались. Объединив данные JWST и ALMA, исследователи подтвердили, что эти галактики сформировались уже через 500 миллионов лет после Большого взрыва.

Это не только предполагает, что нашу картину космической истории необходимо пересмотреть, но и связывает эти галактики с двумя другими семействами странных галактик. Речь идет о чрезвычайно ярких, активно рождающих звезды галактиках, открытых JWST в ранней Вселенной, а также о более старых галактиках, которые «умерли» и больше не формируют звезды.

«Как будто у нас теперь есть моментальные снимки жизненного цикла этих редких галактик», — сказал Завала. — «Сверхъяркие — это молодые галактики, спокойные ("потухшие") — это их старость, а те, что мы нашли — это галактики в молодом зрелом возрасте».

Для того чтобы связать эти три популяции галактик в единую эволюционную цепочку, потребуются дополнительные исследования. Однако, если они действительно связаны, становится очевидно, что в нашем понимании галактической эволюции чего-то не хватает. Скорее всего, формирование звезд должно было начаться в космосе гораздо раньше, чем предполагается современными теориями, а процесс обогащения Вселенной тяжелыми элементами протекал намного стремительнее.

Это открытие ставит перед астрофизиками новые фундаментальные вопросы. Когда именно зажглись первые звезды? С какой скоростью шла эволюция вещества в ранней Вселенной? Ответы на них могут скрываться именно в этих 70 тусклых галактиках, которые теперь предстоит изучать детальнее. Команда исследователей уже планирует новые, более глубокие наблюдения, чтобы разгадать тайну происхождения этих «невозможных» космических островов.

Результаты работы команды были опубликованы во вторник (17 февраля) в журнале The Astrophysical Journal Letter.