«Джеймс Уээб» сфотографировал древние галактики в пузырях

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» впервые в истории позволил астрономам напрямую наблюдать процесс, который сделал Вселенную прозрачной. Речь идет об эпохе реионизации, когда свет первых звезд и галактик буквально «прожег» нейтральный газ, заполнявший космос. Новые данные, полученные в ходе наблюдений за квазаром возрастом 900 миллионов лет после Большого взрыва, не только подтверждают теоретические модели, но и ставят перед наукой новые вопросы о темпах эволюции ранней Вселенной.

«Пузыри» прозрачности: как «Уэбб» разглядел невидимое

До запуска инфракрасной обсерватории ученые могли лишь строить догадки о том, как именно происходила реионизация. Считалось, что первое поколение звезд и галактик ионизировало окружающий водород, создавая вокруг себя зоны чистого, прозрачного газа — своего рода «пузыри». Со временем эти пузыри должны были расширяться и сливаться, пока не заполнили собой всю Вселенную.

Благодаря уникальной чувствительности «Джеймса Уэбба» в инфракрасном диапазоне, астрономам впервые удалось зафиксировать границы этих пузырей. Объектом наблюдения стал рубеж в 900 миллионов лет после Большого взрыва — финальная стадия эпохи реионизации. На снимках видны галактики, окруженные четкими «окулярами» прозрачного газа, которые еще не успели слиться с соседними. Полная прозрачность Вселенной во всех направлениях, как выяснилось, наступила лишь спустя сотни миллионов лет после этого момента.

Роль квазара-фонарика: случайность или закономерность?

Обнаружить эти структуры оказалось возможным благодаря редкой удаче. В поле зрения телескопа попал невероятно яркий квазар — активное ядро галактики с черной дырой массой в 10 миллиардов солнечных. «Уэбб» подтвердил, что это самый яркий квазар из всех известных в ранней Вселенной. Он выступил в роли гигантского прожектора: его излучение подсветило межгалактический газ на линии между объектом и Землей. В прозрачных «пузырях» свет проходил беспрепятственно, а в областях с нейтральным газом — рассеивался и ослабевал. Эта разница в интенсивности и позволила ученым впервые визуализировать процесс реионизации.

Сенсация до завершения обработки: 117 галактик на одном снимке

Полученная картина оказалась настолько впечатляющей, что научная группа приняла беспрецедентное решение — опубликовать предварительные данные, не дожидаясь полного анализа. В ходе наблюдений «Уэбб» сделал шесть снимков глубокого поля в направлении квазара. Уже на первом из них было идентифицировано 117 галактик, активно «разгоняющих» первичный туман. Остальные пять снимков все еще находятся в обработке, но даже первый результат, по словам исследователей, не имеет аналогов в истории астрономии.

Столь высокая плотность галактик в одном небольшом участке неба ставит под сомнение текущие модели формирования структур. Если такое количество источников излучения существовало уже через 900 миллионов лет после Большого взрыва, это означает, что процессы звездообразования в ранней Вселенной протекали гораздо интенсивнее, чем предполагалось ранее.

До этого открытия основным источником информации об эпохе реионизации были косвенные данные, в частности, спектр реликтового излучения и наблюдения за самыми далекими квазарами. Телескоп «Хаббл» мог видеть галактики на этом рубеже, но был неспособен зафиксировать состояние окружающего их газа. «Джеймс Уэбб» в буквальном смысле стал машиной времени, позволив заглянуть в тот период, когда Вселенная перестала быть «темной» и стала такой, какой мы ее знаем сегодня.

По сути, астрономы стали свидетелями ключевого этапа «взросления» космоса. Понимание того, как именно и с какой скоростью происходила реионизация, критически важно для уточнения шкалы времени формирования первых галактик, черных дыр и химических элементов. Эти данные также помогут скорректировать модели темной материи и энергии, так как распределение прозрачного газа напрямую связано с гравитационным влиянием невидимых структур. Если темпы реионизации окажутся выше расчетных, это может стать аргументом в пользу пересмотра стандартной космологической модели.