Некоторые исследователи предположили, что, что-то может быть не так с теорией, объясняющей, из чего состоит вселенная и как она развивалась после большого взрыва, известной как стандартная космологическая модель.
Согласно исследованию под руководством аспирантки Техасского университета в Остине Кэтрин Хворовски, некоторые из этих ранних галактик на самом деле гораздо менее массивны, чем казалось вначале. Из-за черных дыр в некоторых из этих галактик они кажутся намного ярче и крупнее, чем есть на самом деле.
"Мы по-прежнему видим больше галактик, чем прогнозировалось, хотя ни одна из них не настолько массивна, чтобы "разрывать" Вселенную", - сказал Хворовски.
Доказательства были предоставлены в ходе исследования Webb's Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), проведенного Стивеном Финкельштейном, профессором астрономии Калифорнийского университета и соавтором исследования.
Черные дыры увеличивают яркость
Согласно этому последнему исследованию, галактики, которые казались чрезмерно массивными, вероятно, содержат черные дыры, быстро потребляющие газ. Трение в быстро движущемся газе выделяет тепло и свет, что делает эти галактики намного ярче, чем они были бы, если бы этот свет исходил только от звезд. Этот дополнительный свет может создать впечатление, что галактики содержат гораздо больше звезд и, следовательно, более массивны, чем мы могли бы предположить.
Когда ученые исключают из анализа эти галактики, получившие название "маленькие красные точки" (из-за их красного цвета и небольшого размера), оставшиеся ранние галактики не слишком массивны, чтобы соответствовать предсказаниям стандартной модели.
"Итак, суть в том, что с точки зрения стандартной модели космологии кризиса нет", - сказал Финкельштейн. "Каждый раз, когда у вас есть теория, которая так долго выдерживала проверку временем, вам нужны неопровержимые доказательства, чтобы действительно опровергнуть ее. А это просто не тот случай".
Эффективные звездные фабрики
Хотя они решили основную проблему, остается менее сложная: в данных Уэбба о ранней вселенной по-прежнему примерно в два раза больше массивных галактик, чем ожидалось из стандартной модели. Одной из возможных причин может быть то, что звезды формировались быстрее в ранней вселенной, чем сегодня.
"Возможно, в ранней вселенной галактики лучше справлялись с превращением газа в звезды", - сказал Хворовски.
Звездообразование происходит, когда горячий газ охлаждается настолько, что поддается действию силы тяжести, и конденсируется в одну или несколько звезд. Но по мере того, как газ сжимается, он нагревается, создавая внешнее давление. В нашем регионе Вселенной баланс этих противоположных сил имеет тенденцию делать процесс звездообразования очень медленным.
Но, возможно, согласно некоторым теориям, из-за того, что ранняя вселенная была более плотной, чем сегодня, было труднее выдувать газ во время звездообразования, что позволяло процессу идти быстрее.
Новые свидетельства существования черных дыр
Одновременно астрономы анализировали спектры "маленьких красных точек", обнаруженных Уэббом, и исследователи из команды CEERS и другие обнаружили свидетельства быстро движущегося газообразного водорода, характерного признака аккреционных дисков черных дыр.
Это подтверждает идею о том, что по крайней мере часть света, исходящего от этих компактных красных объектов, исходит от газа, циркулирующего вокруг черных дыр, а не звезд, что подтверждает вывод команды Хворовски о том, что звезды, вероятно, не такие массивные, как первоначально думали астрономы. Однако дальнейшие наблюдения за этими интригующими объектами продолжаются и должны помочь решить загадку о том, сколько света исходит от звезд по сравнению с газом вокруг черных дыр.
Часто в науке, когда вы отвечаете на один вопрос, это приводит к новым вопросам. Хотя исследователи показали, что стандартная космологическая модель, вероятно, не нарушена, их работа указывает на необходимость новых идей в звездообразовании.
"Итак, интрига все еще сохраняется", - сказал Хворовски. "Не все до конца понято. Именно это делает занятия такого рода наукой увлекательными, потому что это была бы ужасно скучная область, если бы в одной статье все было описано, или не было бы больше вопросов для ответов. "
Другими авторами исследования являются Майкл Бойлан-Колчин, Энтони Тейлор и Микаэла Бэгли. Они, Финкельштейн (как его директор) и Хворовски, являются членами Центра космических рубежей Калифорнийского университета, который стремится улучшить наше понимание ранней вселенной.
Источник: The Astrophysical Journal, Техасский университет в Остине
На изображении:
Это небольшая часть поля, наблюдаемого NIRCam (камерой ближнего инфракрасного диапазона) космического телескопа имени Джеймса Уэбба НАСА в рамках научного исследования Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS). Оно заполнено галактиками. Свет от некоторых из них путешествовал более 13 миллиардов лет, прежде чем достичь телескопа.
Дополнительные материалы
