Что «Джеймс Уэбб» нашел за 3 года? Мертвые галактики, красные точки и другие космические тайны

25 декабря 2021 года состоялся долгожданный запуск космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) — колоссального инженерного достижения, которое открыло новую эру в изучении Вселенной. Его появление ознаменовало не просто замену устаревшего «Хаббла», а настоящий скачок в возможностях наблюдения за космосом. За три года работы JWST не только подтвердил некоторые из наших гипотез, но и заставил пересмотреть устоявшиеся представления о ранней Вселенной.

Заглядывая в прошлое: первые галактики и их неожиданные свойства

Основная задача JWST — исследование далеких уголков космоса, откуда до нас доходит свет, испущенный миллиарды лет назад. Именно с помощью этого телескопа мы смогли заглянуть в эпоху, когда Вселенной было всего около 300 миллионов лет. Обнаруженные там галактики оказались весьма неожиданными.

Во-первых, они поражают своей массой. Некоторые из них уже в столь раннем возрасте успели накопить материю, в 400 миллионов раз превышающую массу Солнца. Во-вторых, они озадачили ученых своей яркостью и… цветом. Согласно общепринятой теории, ранние галактики должны были быть красными из-за пыли, поглощающей синий свет. Однако JWST зафиксировал их преимущественно голубыми, что ставит под сомнение наше понимание процессов звездообразования в тот период.

Существует несколько предположений, объясняющих это противоречие. Возможно, первые звезды были настолько массивными, что коллапсировали, не превращаясь в сверхновые, или же взрывы этих звезд были настолько мощными, что пыль просто выметалась из галактик, обнажая их голубое ядро. Кроме того, не исключено, что интенсивное излучение ранних звезд разрушало пыль. В любом случае, феномен голубых галактик ранней Вселенной — еще одна загадка, которая ждет своего решения.

Химические парадоксы раннего космоса: азот на первом плане

Изучая свет древних галактик, JWST также выявил некоторые химические аномалии. Оказалось, что ранние галактики богаты азотом — его там значительно больше, чем в нашем Солнце. При этом концентрация других, так называемых, «металлов» (в астрономии так называют все элементы тяжелее гелия) оказалась, наоборот, ниже. Это открытие подчеркивает, что процессы, определявшие химический состав галактик в ранней Вселенной, отличались от тех, что протекают сейчас.

Эти данные заставляют нас пересмотреть модели химической эволюции галактик и ставят под сомнение наше представление о том, как именно формировались элементы, из которых состоит все вокруг, включая нас самих.

«Темные века» и их неожиданные «осветители»

JWST способен обнаруживать даже самые тусклые галактики, используя массивные скопления галактик в качестве «гравитационных линз». Благодаря этому исследователи смогли заглянуть за пределы видимости и обнаружить, что количество тусклых галактик в ранней Вселенной значительно превышает ожидания. Более того, эти галактики испускают намного больше энергетических фотонов, чем предполагалось.

Эти «малышки» могли сыграть ключевую роль в окончании так называемых «темных веков» — периода после Большого взрыва, когда Вселенная была наполнена нейтральным водородом. Интенсивное излучение этих галактик могло ионизировать газ, сделав Вселенную прозрачной. Иными словами, именно они «зажгли свет» во Вселенной, которую мы знаем сегодня.

Красные точки: что это за странные объекты?

Первые же изображения, полученные JWST, преподнесли еще один сюрприз — загадочные «маленькие красные точки». Сначала их посчитали гигантскими сверхплотными галактиками, что было бы крайне нелогично, но дальнейшие исследования показали, что все не так просто.

Эти объекты излучают свет водорода с огромной скоростью, характерной для газа, вращающегося вокруг сверхмассивной черной дыры. При этом у них нет характерного для подобных объектов рентгеновского излучения. Более того, они, похоже, обладают свойствами звездных популяций. Эти противоречия заставляют ученых выдвигать самые разные гипотезы — от промежуточной стадии эволюции галактик до совершенно новых, пока неизвестных нам, космических объектов.

«Мертвые» галактики и их противоречия

Помимо активных галактик, JWST обнаружил и «мертвые» — те, что прекратили звездообразование на заре истории Вселенной. Хотя подобные объекты были известны и ранее, JWST впервые смог детально проанализировать их свет и определить, как давно они «потухли». Удивительным оказалось то, что некоторые из этих «мертвецов» успели набрать массу, сравнимую с нашей галактикой, всего за 700 миллионов лет существования Вселенной. Это не соответствует нашим текущим моделям формирования галактик и заставляет нас пересмотреть их. Возможно, процессы образования звезд на ранних этапах были значительно более эффективными, чем мы предполагали. А может быть, нам придется пересмотреть саму природу темной материи и ее роль в образовании галактик.

Перспективы: что дальше?

Работа телескопа «Джеймс Уэбб» — лишь начало пути. Уже сейчас ясно, что наши модели Вселенной требуют серьезных корректировок. С каждым новым наблюдением JWST открывает все больше «белых пятен» и подкидывает новые загадки. Главная интрига состоит в том, что мы пока даже не представляем, какие еще открытия ждут нас впереди. Но одно можно сказать точно — JWST уже перевернул наши представления о космосе, и в будущем нас ждет еще много захватывающих открытий.