Первый год наблюдений космической обсерватории «Джеймс Уэбб» принёс множество открытий, включая обнаружение самых древних галактик, появившихся на самой заре нашей Вселенной, когда ей было всего 300 млн лет. Группа учёных поставила под сомнение это открытие, заявив, что эти объекты могут быть звёздами из тёмной материи — первыми, которые человечество увидело в свои инструменты.

Источник изображения: Pixabay

Наши знания о Вселенной очень и очень неполны. Значительную часть из них представляют теоретические модели. Наблюдения, особенно с помощью самого современного оборудования, позволяют подтвердить или опровергнуть ту или иную теорию. Космическая обсерватория им. Джеймса Уэбба стала таким инструментом, который позволил заглянуть в эпоху детства и юности Вселенной. Инфракрасные датчики «Уэбба» способны уловить свет, который летел к нам свыше 13 млрд лет, и поэтому ушёл в инфракрасный диапазон — длина волны банально растянулась во время этого эпического полёта и стала невидима в оптическом диапазоне.

Инструменты «Уэбба» обнаружили три объекта возрастом от 300 до 400 млн лет после Большого взрыва — это JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 и JADES-GS-z11-0. Спектральный анализ излучения этих объектов показал, что им действительно столько лет, как на это указывает величина их красного смещения. Фактически, это одни из самых молодых галактик во Вселенной, масса которых находится в районе 100 млн солнечных масс. Однако учёные Космин Илие (Cosmin Ilie) и Джиллиан Паулин (Jillian Paulin) из Колгейтского университета и Кэтрин Фриз (Katherine Freese) из Техасского университета в Остине поставили под сомнение это открытие и опубликовали научную работу, в которой обосновали альтернативную версию идентификации этих объектов.

Согласно математическому моделированию учёных, все три открытых объекта — это звёзды из тёмной материи. Для гипотетических звёзд III-го населения (таковые пока не наблюдались) масса в 100 млн солнечных масс была бы нормой. Наука предполагает, что первые звёзды в нашей Вселенной должны отличаться от наблюдаемых нами звёзд, и в этом свете объекты JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 и JADES-GS-z11-0 вполне могут оказаться звёздами, а не галактиками. Первыми звёздами.

Вещество этих звёзд также может отличаться от вещества в наблюдаемых звёздах. В нашей Вселенной мы видим в звёздах процесс термоядерной реакции, когда водород превращается в гелий. В первых звёздах веществом может быть тёмная материя. Вместо реакции синтеза такие звёзды горят в процессе реакции аннигиляции частиц и античастиц тёмного вещества. Теория это допускает, хотя мы пока не имеем понятия, что такое эта тёмная материя, кроме разве что почти полной уверенности, что это действительно частицы, а не поле, например.

К сожалению, чувствительности «Уэбба» не хватает, чтобы обнаружить линии гелия в столь отдалённых от нас по времени объектах. В таком случае мы могли бы точно узнать, идут ли в них термоядерные реакции или нет, и сказать, «тёмные» звёзды это или обычные молодые галактики. Остаётся надеяться на моделирование, которое, кстати, очень удачно может объяснить и появление сверхмассивных чёрных дыр (звезда в 100 млн масс Солнца может сразу коллапсировать в сверхмассивную чёрную дыру), и наличие неуловимого звёздного населения III, и присутствие тёмной материи и много чего ещё, на что официально признанная астрофизическая теория развития Вселенной пока не может дать убедительного ответа.

Накануне первой годовщины первого научного обзора неба космической обсерваторией «Джеймс Уэбб» учёные представили трёхмерную визуализацию примерно 5000 галактик, наблюдения которых проведены с помощью этой космической обсерватории. Визуализация являет собой виртуальный полёт сквозь Вселенную до самой древней из обнаруженных галактик «Мэйси», которую до «Уэбба» не видел никто на Земле.

Источник изображения: Pixabay

В ролик попали галактики из области неба, названной Расширенная полоса Грота, которая находится между созвездиями Волопаса и Большой Медведицы. Телескоп «Хаббл» наблюдал этот регион около 20 лет назад и обнаружил там порядка 100 тыс. галактик. Можно было бы сказать, что «Уэбб» переоткрыл их, но это не совсем так. Самые дальние галактики на снимках «Хаббла» были просто точками, а «Уэбб» позволяет увидеть множество деталей на изображениях, за что надо благодарить его чувствительность к инфракрасному диапазону, а также новый телескоп провёл спектральный анализ света звёзд. Можно сказать, что «Хаббл» увидел лес, а «Уэбб» рассказал, что там растёт.

Более того, визуализация завершается изображением галактики «Мэйси» (CEERSJ141946.35+525632.8, Maisies). Эта галактика получила собственное имя от одной из учёных проекта, которая назвала её в честь своей дочери. Возможно это всё ещё кандидат в самые ранние галактики. Было ли подтверждено её красное смещение на уровне z14,3 или нет, мы точно сказать не можем. В пресс-релизе NASA её называют самой ранней галактикой, но научной работы с подтверждением этого в виде спектрального анализа, похоже, ещё не было.

Если «Мэйси» — это действительно то, чем она кажется, то на снимке «Уэбба» она находится во времена, когда Вселенной было всего 286 млн лет или 13,4 млрд лет назад. Это первая галактика, которую до работы «Уэбба» люди не видели.

«Эта обсерватория просто открывает для нас весь этот период времени для изучения, — сказала Ребекка Ларсон (Rebecca Larson) из Рочестерского технологического института в Рочестере (штат Нью-Йорк), одна из учёных проекта. — Раньше мы не могли изучать галактики, подобные галактике "Мэйси", потому что не могли их увидеть. Теперь же мы не только можем обнаружить их на снимках, но и узнать, из чего они состоят и отличаются ли они от галактик, которые мы видим вблизи».

Как удалось выяснить астрономам на основе наблюдений за изменениями в излучении порядка 190 квазаров, на начальном этапе формирования Вселенной время текло в пять раз медленнее, чем сегодня. С соответствующим заявлением выступила пресс-служба Сиднейского университета.

Источник изображения: NASA

Как сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу университета, благодаря Эйнштейну известно, что время и пространство неразрывно связаны. При этом Вселенная постоянно расширяется и в теории это означает, что события в ранней Вселенной, в первый миллиард лет после Большого взрыва показались бы замедленными в сравнении с течением времени сегодня. Сообщается, что учёные 20 лет наблюдали за 190 квазарами (сверхмассивными чёрными дырами в центрах галактик), являющимися очень интенсивными источниками излучения. Из-за огромного расстояния до Солнечной системы, которое должно проделать излучение, они видны такими, какими выглядели в далёкой древности. Излучение, дошедшее до Земли, испущено 3–12 млрд лет назад. Известно, что наблюдения ведутся в рамках проектов Dark Energy Survey и Sloan Digital Sky Survey.

Ученые следили за искажением излучения квазаров. Источники были подобраны таким образом, что их светимость должна была изменяться примерно одинаково. Ученые определили частоту искажений для квазаров, расположенных на схожих расстояниях, и сравнили полученные данные между разными группами. В результате удалось выяснить, как медленно текло время в разные периоды существования Вселенной. В прошлом оно шло медленнее, но если 3 млрд лет назад — только в 1,2 раза, то 12 млрд лет назад — в пять раз.

Данные косвенно подтверждаются зарегистрированными близко и далеко от Земли вспышками сверхновых — здесь также отмечалось изменение скорости течения времени. Другими словами, квазары вполне подходят для измерения скорости течения времени. Впрочем, гипотетический наблюдатель, оказавшийся бы в относительной близости от квазара в древние времена, никакого замедления не заметил бы.

Известно, что ещё в XX веке учёные обнаружили, что Вселенная расширяется и делает это всё быстрее. Считается, что за это ответственна т.н. тёмная энергия. По данным исследований, рост Вселенной был неравномерным и если в самые первые мгновения после Большого взрыва её границы расширялись практически со скоростью света, то после рост стремительно замедлился и в первые 10 млрд лет темп сохранялся довольно низким. После скорость расширения Вселенной снова начала расти. Предполагается, что именно тёмная энергия усилила влияние на расширение структуры пространства. Известно, что буквально на днях SpaceX успешно запустила телескоп «Эвклид», предназначенный для изучения тёмной материи и тёмной энергии.