Когда начали поступать первые изображения глубин космоса, учёные рассчитывали увидеть лишь несколько тусклых молодых галактик. Но вместо этого перед ними предстали исполинские, ослепительно яркие "красные монстры" — галактики, излучавшие свет всего через 500 миллионов — миллиард лет после Большого взрыва. Само их существование поставило под сомнение устоявшиеся теории формирования звёзд.

Эти колоссальные звёздные мегаполисы, некоторые из которых были сопоставимы по размерам с современным Млечным Путём, казалось, нарушали привычную хронологию эволюции Вселенной. Стандартная модель ΛCDM (холодной тёмной материи) утверждала, что столь массивные галактики не могли сформироваться так быстро. Астрономы оказались перед дилеммой: либо учебники по космологии пора переписывать, либо в наблюдениях кроется какой-то подвох.

Чтобы разобраться в феномене "красных монстров", международная команда исследователей углубилась в данные проекта FRESCO. Эта программа сочетает кристально чёткие снимки "Уэбба" со спектральным анализом, позволяющим с точностью определять расстояние и возраст галактик.

Из 36 изученных пыльных галактик большинство, как и ожидалось, вписывались в рамки модели ΛCDM. Но три объекта упрямо отказывались следовать общим правилам.

Каждый из этих непокорных "монстров" обладал звёздной массой, более чем в 100 миллиардов раз превышавшей массу Солнца. Для нынешней эпохи Вселенной это не рекорд, но для первых полутора миллиардов лет её существования — настоящий вызов здравому смыслу.

Подсчёты показали, что на эти три галактики приходилось около 17% всего звёздного вещества, образовавшегося в промежуток красного смещения 5-6 (когда Вселенной было менее миллиарда лет).

По мнению доктора Мэнъюань Сяо из Женевского университета, ведущего автора исследования, полученные результаты кардинально меняют понимание ранней эволюции галактик. Удивляла не только гигантская масса "красных монстров", но и их потрясающая эффективность звездообразования. Они ухитрялись превращать в звёзды примерно половину доступного газа — в 2-3 раза больше, чем удавалось их "коллегам" в поздние эпохи. Обычные галактики той поры довольствовались 15-20% КПД.

Но откуда бралась эта эффективность? Исследователи выяснили, что излучение шло равномерно из всей звёздной системы, а не концентрировалось вокруг центральной чёрной дыры (как часто бывает в активных ядрах). Стало быть, дело не в сверхмассивных монстрах, разогревающих газ ударными волнами, а в каких-то более фундаментальных процессах.

Своим необычным "красным" цветом эти галактики обязаны мощным пылевым облакам. В ближнем инфракрасном диапазоне Webb они буквально вспыхивали алым светом — отсюда и прозвище "красные монстры". По словам доктора Дэвида Эльбаза из CEA Paris-Saclay, до запуска "Уэбба" отследить эти гиганты было почти невозможно: пыль рассеивала ультрафиолет, делая их невидимыми для предшествующих телескопов.

Ключевую роль сыграла уникальная насадка NIRCam/grism на борту Webb. Она улавливала слабое свечение пыльных областей звездообразования даже сквозь сажевую завесу частиц, непрозрачных для коротких волн. Как отметил Паскаль Оэш, руководитель программы наблюдений, спектроскопия Webb позволила не просто фотографировать прошлое, а буквально "прослушивать" рост галактик шаг за шагом.

Что всё это значит для науки? Стандартная космологическая модель гласит: галактики растут внутри гало тёмной материи наподобие строительных лесов, постепенно конденсируя газ в звёзды. Нормальный КПД процесса — 15-20%, не выше.

А "красные монстры" выжимали почти 50%. Значит, в первозданной Вселенной действовали иные механизмы — ускоренное охлаждение газа, бурные слияния или, возможно, особый цикл звёздообразования.

Теперь теоретикам предстоит сложная задача. Мало того, что новые данные не противоречат ΛCDM, — они ещё сильнее сужают пространство для манёвров. Мало просто объяснить редкие аномалии — нужно увязать "красных монстров" с общим распределением материи, микроволновым фоном и всей дальнейшей историей космоса.

Что дальше? Телескоп "Уэбб" продолжит расширять список ранних массивных систем, а радиотелескоп ALMA (Большая миллиметровая/субмиллиметровая антенна Атакамы) подключится к детальному изучению холодного газа и пыли в этих гигантах. Вместе они помогут понять: то ли "красные монстры" — редкие исключения, то ли признаки более динамичной и плодовитой эпохи, чем мы думали.

Уточнения

ΛCDM — современная стандартная космологическая модель, в которой пространственно-плоская Вселенная заполнена, помимо обычной барионной материи, тёмной энергией (описываемой космологической постоянной Λ в уравнениях Эйнштейна) и холодной тёмной материей (англ. Cold Dark Matter).

Темы и теги

Франция Природа и Погода

тусклый галактика колыбель вселенная красный монстр учебник космология гигант темный материя Уэбб телескоп