|
Теперь мы можем заглянуть в эпоху Создания
|
|
|
|
С запуском космического телескопа Джеймса Уэбба астрономы теперь могут заглянуть настолько далеко в прошлое, что мы приближаемся к эпохе, когда, по нашему мнению, были созданы первые галактики. На протяжении большей части истории Вселенной галактики, по-видимому, имели тенденцию следовать строгому соотношению между количеством звезд, которые они образовали, и количеством тяжелых элементов, которые они образовали. Но теперь мы впервые видим признаки того, что эта связь между количеством звезд и элементов не справедлива для самых ранних галактик. Причина, вероятно, в том, что эти галактики просто находятся в процессе создания и еще не успели создать тяжелые элементы. Вселенная изобилует галактиками — огромными скоплениями звезд и газа — и, заглянув вглубь космоса, мы видим их вблизи и вдалеке. Поскольку свет потратил больше времени на достижение нас, чем дальше находится галактика, мы, по сути, оглядываемся назад во времени, что позволяет нам построить визуальное повествование об их эволюции на протяжении всей истории Вселенной.
|
|
|
|
Наблюдения показали нам, что галактики на протяжении последних 12 миллиардов лет, то есть 5/6 возраста Вселенной, жили в форме равновесия: с одной стороны, существует фундаментальная, тесная связь между сколько звезд они образовали, и, с другой стороны, сколько тяжелых элементов они образовали. В данном контексте «тяжелые элементы» означают все, что тяжелее водорода и гелия. Это соотношение имеет смысл, поскольку Вселенная изначально состояла только из этих двух легчайших элементов. Все более тяжелые элементы, такие как углерод, кислород и железо, были созданы звездами позже. Поэтому самые первые галактики должны были быть «незагрязнены» тяжелыми элементами. Но до недавнего времени мы не могли заглянуть так далеко в прошлое. Причина не только в том, что он находится далеко, но и в том, что чем дольше свет проходит через пространство, тем краснее он становится. Для самых далеких галактик приходится смотреть в инфракрасную часть спектра, и только с запуском Джеймса Уэбба у нас появился телескоп, достаточно большой и чувствительный, чтобы видеть до сих пор.
|
|
|
И космический телескоп не разочаровал: несколько раз Джеймс Уэбб побил собственный рекорд самой далекой галактики, и теперь наконец кажется, что мы приближаемся к эпохе, когда были созданы одни из самых первых галактик. В новом исследовании, опубликованном 21 сентября в журнале Nature Astronomy, группа астрономов из датского исследовательского центра Cosmic Dawn при Институте Нильса Бора и DTU Space в Копенгагене обнаружила то, что действительно кажется одним из самых первых галактики, которые все еще находятся в процессе формирования. «До недавнего времени было практически невозможно изучить, как формируются первые галактики в ранней Вселенной, поскольку у нас просто не было адекватных инструментов. Теперь ситуация полностью изменилась с запуском Джеймса Уэбба», — говорит Каспер Элм Хайнц. , руководитель исследования и доцент Центра Космического Рассвета. Взаимосвязь между общей звездной массой галактики и количеством тяжелых элементов немного сложнее. О том, насколько быстро в галактике рождаются новые звезды, тоже есть что сказать. Но если это исправить, вы получите красивую линейную зависимость: чем массивнее галактика, тем больше тяжелых элементов.
|
|
|
|
Но теперь эта связь подвергается сомнению в результате последних наблюдений. «Когда мы проанализировали свет 16 из этих первых галактик, мы увидели, что в них содержится значительно меньше тяжелых элементов по сравнению с тем, что можно было бы ожидать от их звездных масс и количества новых звезд, которые они произвели», — говорит Каспер Эльм Хайнц. Фактически оказалось, что в галактиках в среднем в четыре раза меньше тяжелых элементов, чем в более поздней Вселенной. Эти результаты резко контрастируют с современной моделью, согласно которой галактики развиваются в форме равновесия на протяжении большей части истории Вселенной. Хотя результат не совсем неожиданный. Теоретические модели формирования галактик, основанные на детальных компьютерных программах, предсказывают нечто подобное. Но теперь мы это увидели. Объяснение, предложенное авторами статьи, просто в том, что мы являемся свидетелями процесса создания галактик. Гравитация собрала первые сгустки газа, из которых начали формироваться звезды.
|
|
|
|
Если бы галактики тогда жили спокойно, звезды быстро обогатили бы их тяжелыми элементами. Но в то время между галактиками находились большие количества свежего, незагрязненного газа, стекавшего к галактикам быстрее, чем звезды могли угнаться. «Результат дает нам первое представление о самых ранних стадиях формирования галактик, которые, по-видимому, более тесно связаны с газом между галактиками, чем мы думали. «Это одно из первых наблюдений Джеймса Уэбба по этой теме, поэтому мы все еще ждем, чтобы увидеть, что нам могут сказать более масштабные и всесторонние наблюдения, которые проводятся в настоящее время. «Нет сомнений, что вскоре мы получим гораздо более четкое понимание того, как галактики и первые структуры начали свое формирование в течение первого миллиарда лет после Большого взрыва», — заключает Каспер Эльм Хайнц.
|
|
|
|
Источник
|
