Астрономы сделали важное открытие, проливающее свет на одну из самых загадочных эпох в истории Вселенной – космическую зарю. Исследователи зафиксировали ультрафиолетовое излучение от далекой галактики JADES-GS-z13-0, существовавшей спустя всего 330 миллионов лет после Большого взрыва.
Этот результат может изменить наше понимание формирования первых звезд и черных дыр. Данные наблюдений и выводы ученых представлены в журнале Nature.
Взгляд в прошлое
Наблюдая за самыми далекими объектами во Вселенной, астрономы фактически заглядывают в прошлое. Свет от древних галактик преодолевает миллиарды световых лет, прежде чем достигнуть наших телескопов. При этом, в процессе расширения Вселенной, его длина волны увеличивается, сдвигаясь в красную область спектра – этот эффект называется космологическим красным смещением.
Космический телескоп «James Webb» специально разработан для изучения первых галактик. Он способен улавливать инфракрасное излучение, что позволяет заглянуть дальше во времени, чем это мог делать предшественник «Hubble». Наблюдения «James Webb» уже расширили границы известной нам истории галактик, фиксируя объекты, существовавшие менее чем через 300 миллионов лет после Большого взрыва.
Свет во тьме ранней Вселенной
Одним из самых интригующих результатов стало обнаружение линии Лайман-альфа – особого ультрафиолетового излучения, возникающего при переходе атомов водорода между энергетическими уровнями. Наблюдение этого сигнала в столь раннюю эпоху свидетельствует о наличии гигантского пузыря ионизированного газа вокруг источника излучения. По расчетам ученых, его радиус должен быть не менее 650 тысяч световых лет.
Этот результат является самым ранним свидетельством процесса космической реионизации – перехода межгалактического водорода из нейтрального состояния в ионизированное под воздействием первых звезд и галактик. Считается, что этот процесс завершился примерно через миллиард лет после Большого взрыва.
Две гипотезы
Астрономы рассматривают два возможных объяснения обнаруженного явления. Первая гипотеза предполагает, что в центре галактики находится сверхмассивная черная дыра, которая активно поглощает вещество, разогревая окружающий газ и создавая яркое ультрафиолетовое излучение. Вторая указывает на присутствие в галактике необычно массивных звезд, в 100–300 раз превосходящих Солнце по массе и обладающих экстремально высокой температурой в 100 тысяч градусов.
Обе теории крайне интересны. Если наблюдаемое излучение связано с черной дырой, это поможет объяснить, как уже через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва в космосе появились черные дыры с массами, превышающими солнечную в миллиард раз. Если же источник света – массивные звезды, это может стать первым подтверждением существования необычного механизма звездообразования в ранней Вселенной.
Открытие новых горизонтов
Хотя это исследование дает захватывающие результаты, оно также ставит новые вопросы. Чтобы сделать окончательные выводы, ученым потребуется больше наблюдений и более детальный анализ. «James Webb» уже обнаружил значительно больше ярких галактик в ранней Вселенной, чем предсказывали существующие модели, что указывает на недостающие элементы в нашем понимании эволюции первых звезд и черных дыр.
В будущем астрономы надеются получить новые данные, которые помогут разгадать тайны космической зари. Открытие, сделанное при помощи «James Webb», стало очередным шагом в понимании самых ранних этапов формирования галактик и может привести к пересмотру фундаментальных аспектов космологии.
8K