Занадто масивні галактики та чорні діри: астрономи подолали космологічну кризу

Команда дослідників із Техаського університету повідомила про подолання потенційної космологічної кризи, пов’язаної із занадто масивними галактиками в ранньому Всесвіті. На думку вчених, уся справа в чорних дірах.

Космологічна криза

Коли астрономи отримали перші знімки галактик у ранньому Всесвіті, зроблені телескопом James Webb (JWST), то були здивовані несподіваним результатом. Замість скромних за розмірами галактик вони знайшли справжніх гігантів. Частина галактик виявилася настільки масивною і швидко зростаючою, що це суперечило стандартній космологічній моделі. Через це деякі дослідники навіть запропонували, що теорія може бути помилковою.

Галактики, що потрапили в поле зору телескопа James Webb. Джерело: NASA, ESA, CSA, Steve Finkelstein (University of Texas at Austin)

Однак інший науковий колектив висунув власне пояснення цієї аномалії. Згідно з новим дослідженням, опублікованим в Astronomical Journal, деякі з цих ранніх галактик насправді набагато менш масивні, ніж здаються. Вся справа в чорних дірах, які змушують їх здаватися набагато яскравішими та більшими, ніж вони є насправді.

За словами вчених, у галактиках, які здаються аномально масивними, найімовірніше, є чорні діри, які вельми активно поглинають газ. Цей процес супроводжується утворенням великої кількості випромінювання, через що галактики мають набагато яскравіший вигляд, ніж якби їхнє світло виходило тільки від зір. У результаті створюється враження, що вони містять набагато більше зір, а значить — мають більшу масу. Коли вчені видалили ці галактики, прозвані «маленькими червоними цятками» (через їхній червоний колір і невеликий розмір), з аналізу, ранні галактики, які залишилися, вписалися в передбачення стандартної моделі.

Ефективніші зоряні фабрики

Щоправда, хоча вченим і вдалося вирішити головну проблему, у них залишилося інше невирішене питання. У даних JWST про ранній Всесвіт, як і раніше, міститься приблизно вдвічі більше масивних галактик, ніж очікувалося відповідно до положень стандартної моделі. Одна з можливих причин суперечності полягає в тому, що в ранньому Всесвіті зірки формувалися швидше, ніж сьогодні.

Самое четкое фото туманности Тарантул, полученное James Webb
Регіон активного зореутворення у Великій Магеллановій хмарі. На думку вчених, він нагадує зоряні фабрики, що існували в ранньому Всесвіті. Джерело: NASA, ESA, CSA і STScI

Зореутворення відбувається, коли гарячий газ остигає настільки, що під впливом гравітації згущується в одну або кілька зір. Але в міру того, як газ стискається, він нагрівається, створюючи зовнішній тиск. У нашому регіоні Всесвіту баланс цих протилежних сил призводить до того, що процес зореутворення йде дуже повільно. Але, оскільки ранній Всесвіт був щільнішим, ніж сучасний, можливо, в ті часи газу було складніше видуватися під час зореутворення, що дозволяло процесу йти швидше.

Паралельно астрономи проаналізували спектри «маленьких червоних цяток», виявлених за допомогою JWST, і знайшли свідоцтва наявності водневого газу, що швидко рухається, характерного для акреційних дисків чорних дір. Це підтверджує ідею, що принаймні частина світла від цих компактних червоних об’єктів насправді виходить від газу, що обертається навколо чорних дір, а не від зір. А отже, вони не настільки масивні, як спочатку думали астрономи. Подальші спостереження повинні будуть допомогти вченим знайти відповідь на питання про те, скільки світла насправді виходить від зір, а скільки від газу навколо чорних дір.

Раніше ми розповідали про те, як James Webb допоміг ученим подолати іншу космологічну проблему.

За матеріалами NASA

Мультихвильова краса: Hubble зазнімкував галактику із зоряними яслами
Екіпаж Polaris Down повернувся на Землю
Гучне мовчання: Boeing несподівано зачаївся після повернення Starliner на Землю
Як у Сатурна: в ордовицькому періоді у Землі були кільця
«Маленькі червоні цятки» раннього Всесвіту залишаються загадкою для науковців
Гравітаційні аномалії розповіли, що ховається під поверхнею Марса
Космічний оркестр: астронавтка Сара Гілліс зіграла мелодію з «Зоряних війн»
«Зіткнення» із зорею-прибульцем назавжди змінило образ Сонячної системи
Ми можемо знайти інопланетян, якщо уявимо себе в майбутньому
Астрономи довго шукали маленьку чорну діру і нарешті знайшли