Сотні неочікувано енергійних об’єктів були виявлені в далеких куточках Всесвіту, що може свідчити про значно більшу активність космосу в його зародковий період, ніж вважали астрономи раніше. Ці загадкові знахідки, зроблені за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба, змушують вчених переглядати сучасні моделі формування галактик.
Використовуючи зображення глибокого поля, отримані передовим космічним телескопом NASA – Джеймсом Веббом, дослідники з Університету Міссурі ідентифікували близько 300 надзвичайно яскравих об’єктів у ранньому Всесвіті. Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST), що є наступником легендарного телескопа Габбла, працює переважно в інфрачервоному діапазоні, дозволяючи зазирнути в епоху формування перших зірок і галактик, а також вивчати атмосфери екзопланет. Ці нові об’єкти, хоч і можуть бути ранніми галактиками, досі залишаються загадкою. За існуючими уявленнями, галактики, що формувалися невдовзі після Великого Вибуху, повинні були бути тьмяними, оскільки швидкість зореутворення в той період була обмежена. Проте ці нововиявлені кандидати сяють значно яскравіше, ніж передбачають поточні моделі раннього формування галактик.
Університет Міссурі, один із найстаріших і найавторитетніших публічних університетів США, став осередком цього важливого відкриття. Як зазначив у заяві університету Хаоцзін Ян, співавтор дослідження: «Якщо навіть деякі з цих об’єктів виявляться тим, чим ми їх вважаємо, наше відкриття може кинути виклик поточним уявленням про те, як формувалися галактики в ранньому Всесвіті – в період, коли почали виникати перші зірки та галактики».
Загадка раннього Всесвіту: методи дослідження
Для виявлення цих об’єктів команда застосувала так звану техніку “випадання” (dropout technique). Цей метод дозволяє ідентифікувати об’єкти, які видно у червоніших довжинах хвиль, але які зникають на зображеннях з синішими, коротшими довжинами хвиль. Такий ефект вказує на надзвичайну віддаленість об’єктів, показуючи нам Всесвіт таким, яким він був понад 13 мільярдів років тому – невдовзі після Великого Вибуху, тобто космологічної події, що поклала початок розширенню Всесвіту з надзвичайно гарячого і щільного стану.
Для оцінки відстаней команда проаналізувала яскравість об’єктів у численних довжинах хвиль, щоб вивести їхній червоний зсув, вік і масу. Потужна камера ближнього інфрачервоного діапазону (NIRCam) та прилад середнього інфрачервоного діапазону (MIRI) телескопа Вебба були розроблені для виявлення світла з найдальших куточків космосу, що робить їх досконалими інструментами для вивчення раннього Всесвіту.
Розуміння червоного зсуву
«Коли світло від цих ранніх галактик подорожує крізь простір, воно розтягується в довші довжини хвиль — зміщуючись з видимого світла в інфрачервоне», — пояснив Ян. «Це розтягування, що називається червоним зсувом, допомагає нам визначити, наскільки далеко знаходяться ці галактики. Чим більший червоний зсув, тим ближче галактика до початку Всесвіту». Червоний зсув – це фундаментальне явище в астрономії, яке свідчить про розширення Всесвіту. Світло від далеких об’єктів “розтягується” до червоної частини спектра, коли джерело світла віддаляється від спостерігача. Чим швидше об’єкт віддаляється (що прямо пов’язано з його віддаленістю в розширюваному Всесвіті), тим більший червоний зсув.
Наступним кроком дослідники сподіваються провести цілеспрямовані спектроскопічні спостереження, зосередившись на найяскравіших джерелах. Підтвердження того, що нововиявлені об’єкти є справжніми ранніми галактиками, дозволить уточнити наше поточне розуміння того, як швидко формувалися та еволюціонували перші космічні структури. Це також поповнить зростаючий перелік трансформаційних відкриттів, зроблених JWST з моменту початку його роботи у 2022 році. Результати цього дослідження були опубліковані 27 червня в The Astrophysical Journal – одному з провідних рецензованих наукових журналів у галузі астрономії та астрофізики.
