Еще десять лет назад полагали, что через 300 миллионов лет после Большого взрыва Вселенная оставалась темной без галактик. В 2024 году в созвездии Печь обнаружили галактику, более молодую, чем 300 миллионов лет. Некоторые ученые, стремясь сохранить современные модели эволюции галактик, предположили, что ее светом излучает сверхмассивная черная дыра, а не звезды. Но сейчас исследователи доказали обратное: наше понимание истории Вселенной недостаточно полное.
Непосредственно после Большого взрыва Вселенная состояла из ионизированного газа. Через триста семьдесят тысяч лет газ остыл, водород нейтрализовался, а через сотни миллионов лет из него образовались звёзды и галактики.
Последние годы отмечены открытием все более удаленных и древних галактик. В 2024 году космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил галактику JADES-GS-ZZ14-0. Проведенный спектроскопический анализ подтвердил предварительные оценки: возраст галактики составляет 290 миллионов лет. Это древнейшая из известных галактик, при этом неожиданно большая. опубликованной в журнале Nature, ее светимость имеет неожиданный источник.
Текущие модели эволюции галактик не позволяют галактикам первых сотен миллионов лет Вселенной иметь высокую суммарную светимость звезд из-за недостаточного времени для образования необходимого количества светил. После обнаружения объекта типа JADES-GS-ZZ14-0 некоторые ученые предположили, что его яркость — излучение горячего газа, падающего на сверхмассивную черную дыру в центре подобных галактик.
Объяснение также порождает вопросы: как сверхмассивные черные дыры могли набрать массу за 290 миллионов лет? Некоторые теоретики считают, что сверхмассивные черные дыры могли образоваться из «первичных» черных дыр, возникших из квантовых флуктуаций незадолго после Большого взрыва. Другие теоретики указывают на множество слабых мест в таких предположениях.
В любом случае «перекладывание ответственности» за большую светимость ранних галактик на окрестности чёрных дыр смягчало проблему. Если для чёрных дыр можно найти объяснения быстрого роста, то массовое образование звёзд 290 миллионов лет назад пока не объясняется ни одной общепринятой космологической моделью.
Новая работа по JADES-GS-ZZ14-0 не согласуется с версией о черной дыре как причине светимости самой древней галактики. Она показала, что падение силы излучения от JADES-GS-ZZ14-0 с ростом длин волн происходит достаточно резко. Возможно, источник светимости объекта — в основном обычные звезды, как в нашей Галактике. Окрестности сверхмассивных черных дыр имеют совсем другое распределение спектров излучения.
К такому выводу приводит и огромный размер галактики: ее видимый диск достигает 1700 световых лет в диаметре. В окрестностях ЧД не могло быть такого большого освещения. Авторы нового исследования утверждают, что JADES-GS-ZZ14-0 демонстрирует яркие массивные галактики уже через 300 миллионов лет после Большого взрыва. А их звезды начали формироваться еще за 100 миллионов лет до этого момента. общее число таких галактик в ранней Вселенной как минимум в 10 раз больше, чем предполагалось до запуска орбитальной обсерватории «Джеймс Уэбб».
Ранее Naked Science отмечал существование космологической модели, объясняющей изобилие слишком древних, ярких и массивных галактик в самой ранней Вселенной. Теория физика Николая Горькавого о цикличности Вселенной предполагает, что из прошлых циклов в новые переходит большое количество черных дыр звездных масс, собранных в плотные шаровые скопления. Гравитация этих объектов позволяла даже ранней Вселенной быстро концентрировать газ в дисках галактик, ускоряя образование первых звезд.