Астрономы, использующие космический телескоп NASA/ESA/CSA James Webb, обнаружили три сверхмассивные галактики — почти такие же массивные, как наша Галактика Млечный Путь — уже существовавшие в течение первого миллиарда лет после Большого взрыва. Это открытие, являющееся частью обзора JWST/FRESCO, указывает на то, что звезды в ранней Вселенной росли гораздо быстрее, чем считалось ранее, бросая вызов существующим моделям формирования галактик.
До сих пор считалось, что все галактики постепенно формировались внутри больших гало темной материи. Гало темной материи захватывают газ (атомы и молекулы) в гравитационно-связанные структуры. Обычно не более 20% этого газа преобразуется в звезды в галактиках.
Однако новые результаты ставят под сомнение эту точку зрения, показывая, что массивные галактики в ранней Вселенной могли расти гораздо быстрее и эффективнее, чем считалось ранее. Статья о результатах исследования опубликована в журнале Nature.
«Вопрос о «невероятно» массивных галактиках вскоре после Большого взрыва беспокоил астрономов с тех пор, как появились первые снимки Уэбба», — сказал Иво Лаббе, астроном из Технологического университета Суинберна. «Это все равно, что найти ребенка весом 100 кг. Теперь Уэбб доказал, что монстры действительно бродят по ранней Вселенной».
Большинство источников, обнаруженных в обзоре FRESCO, соответствуют существующим моделям, но астрономы также обнаружили три удивительно массивные галактики со звездными массами, сопоставимыми с современным Млечным Путем.
Их назвали «красными монстрами» из-за высокого содержания пыли, что придает им отчетливый красный цвет на снимках Уэбба.
Они формируют звезды почти в два раза эффективнее, чем их менее массивные аналоги и галактики в более поздние времена.
«Эти результаты поднимают новые вопросы для теорий формирования галактик, в частности, проблему «слишком большого количества слишком массивных» галактик в ранней Вселенной», — сказал Лаббе. «Современные модели не в состоянии объяснить, как возможно столь сверхэффективное звездообразование на столь ранних этапах развития Вселенной».
Обычно предполагается, что взрывающиеся звезды и сверхмассивные черные дыры убивают звездообразование, задувая свечу.
«Без сомнения, будущие наблюдения Уэбба дадут нам подсказки относительно того, что мы упускаем. Обнаружение трех таких огромных зверей среди образцов представляет собой захватывающую загадку», — сказал профессор Стайн Вюйтс, астроном из Университета Бата.
Многие процессы в эволюции галактик имеют тенденцию вводить этап, ограничивающий скорость преобразования газа в звезды, однако каким-то образом этим красным монстрам удалось быстро обойти большинство этих препятствий.
«Эти результаты указывают на то, что галактики в ранней Вселенной могли образовывать звезды с неожиданной эффективностью», — сказал Мэньюань Сяо, астроном из Женевского университета. «По мере более глубокого изучения этих галактик мы сможем по-новому взглянуть на условия, сформировавшие самые ранние эпохи Вселенной».
«Красные монстры — это только начало новой эры в наших исследованиях ранней Вселенной. Вот что замечательно в астрономии: мы постоянно удивляемся новым открытиям», — сказал профессор Вюйтс. «Уже за первые несколько лет работы Уэбб подкинул нам пару сюрпризов. Это показало нам во многих отношениях, что некоторые галактики быстро созревают в течение первых глав космической истории».