Спустя 3 года после запуска JWST, вот что он рассказал нам о Вселенной

В этот день три года назад мы стали свидетелями захватывающего запуска космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), самого большого и мощного телескопа, когда-либо отправленного человеком в космос.

На создание ушло 30 лет, но за три коротких года работы JWST уже произвел революцию в нашем взгляде на космос.

Он исследовал нашу Солнечную систему, изучал атмосферы далеких планет в поисках признаков жизни и исследовал самые дальние глубины, чтобы найти самые первые звезды и галактики, сформировавшиеся во Вселенной.

Вот что JWST научил нас о ранней Вселенной с момента ее появления. запуск – и новые тайны, которые он раскрыл.

Жуткие синие монстры

JWST раздвинул границы того, как далеко мы можем заглянуть во Вселенную, чтобы найти первые звезды и галактики. Поскольку атмосфера Земли отсутствует, ее расположение в космосе создает идеальные условия для заглядывания в глубины космоса с помощью инфракрасного света.

Нынешний рекорд самой далекой галактики, подтвержденный JWST, относится ко времени, когда Вселенной было всего около 300 миллионов лет. Удивительно, но за этот короткий промежуток времени этой галактике удалось сформировать массу, примерно в 400 миллионов раз превышающую массу нашего Солнца.

Это указывает на то, что звездообразование в ранней Вселенной было чрезвычайно эффективным. И эта галактика не единственная.

Когда галактики растут, их звезды взрываются, образуя пыль. Чем больше галактика, тем больше в ней пыли. Эта пыль придает галактикам красный цвет, поскольку поглощает синий свет. Но вот в чем загвоздка: JWST показал, что эти первые галактики потрясающе яркие, массивные и очень голубые, без каких-либо признаков пыли. Это настоящая загадка.

Существует множество теорий, объясняющих странную природу этих первых галактик. Есть ли у них огромные звезды, которые просто коллапсируют под действием гравитации, не подвергаясь массовым взрывам сверхновых?

Или у них есть такие большие взрывы, что вся пыль отбрасывается далеко от галактики, обнажая голубое, свободное от пыли ядро? Возможно, пыль разрушается из-за интенсивного излучения этих ранних экзотических звезд – мы просто пока не знаем.

Необычно. химия в ранних галактиках

Ранние звезды были ключевыми строительными блоками того, что в конечном итоге стало жизнью. Вселенная началась только с водорода, гелия и небольшого количества лития. кальций в наших костях и кислород воздуха, которым мы дышим, были выкованы в ядрах этих звезд.

JWST обнаружил, что ранние галактики также обладают необычными химическими особенностями.

Они содержат значительное количество азота, гораздо больше, чем то, что мы наблюдаем в нашей Солнца, тогда как большинство других металлов присутствуют в меньших количествах. Это говорит о том, что в ранней Вселенной происходили процессы, которые мы еще до конца не понимаем.

JWST имеет показали, что наши модели того, как звезды управляют химической эволюцией галактик, все еще неполны, а это означает, что мы до сих пор не до конца понимаем условия, которые привели к нашему существованию.

Маленькие вещи, положившие конец космическим темным силам

Используя массивные скопления галактик в качестве гигантских увеличительных стекол, чувствительные камеры JWST также могут заглядывать глубоко в космос, чтобы найти самые слабые галактики.

Мы пошли дальше, чтобы найти точку, в которой галактики становятся настолько тусклыми, что перестают образовывать звезды вообще. Это помогает нам понять условия, при которых формирование галактик заканчивается.

JWST еще не нашел этого предел. Тем не менее, он обнаружил множество слабых галактик, гораздо больше, чем ожидалось, испускающих в четыре раза больше энергичных фотонов (световых частиц), чем мы ожидали.

Открытие предполагает, что эти маленькие галактики, возможно, сыграли решающую роль в прекращении космических «темных веков» вскоре после Большого взрыва.

Загадочный случай с маленькими красными точками

Самые первые изображения JWST привели к еще одному драматическому и неожиданному открытию. Ранняя Вселенная населена множеством «маленьких красных точек»: чрезвычайно компактных источников красного цвета неизвестного происхождения.

Изначально считалось, что это массивные сверхплотные галактики, что не должно было быть возможным, но детальные наблюдения в прошлом году выявили сочетание глубоко загадочных и противоречивых свойств.

Яркий газообразный водород излучает свет с огромной скоростью, тысячами километров в секунду, что характерно для газа, вращающегося вокруг сверхмассивной черной дыры.

Это явление, называемое активным галактическим ядром, обычно указывает на безумное питание, когда сверхмассивная черная дыра поглощает весь газ вокруг себя, быстро растет.

Но это не ваш садовый вариант активных галактических ядер. Начнем с того, что они не испускают никаких обнаруживаемых рентгеновских лучей, как обычно ожидается. Еще более интригующе то, что они, похоже, обладают чертами звездного населения.

Могут ли эти галактики быть одновременно звездами и активные ядра галактик одновременно? Или какая-то промежуточная эволюционная стадия? Какими бы они ни были, маленькие красные точки, вероятно, расскажут нам кое-что о рождении как сверхмассивных черных дыр, так и звезд в галактиках.

Невероятно раннее галактик

Помимо чрезвычайно живых ранних галактик, JWST также нашел чрезвычайно мертвые трупы: галактики в ранней Вселенной, которые остатки интенсивного звездообразования на космическом рассвете.

Эти трупы были обнаружены Хабблом и наземными телескопами , но только у JWST была сила проанализировать их свет, чтобы выяснить, как давно они были мертвы.

Он имеет обнаружили несколько чрезвычайно массивных галактик (таких же массивных, как наш сегодняшний Млечный Путь и даже больше), которые сформировались в первые 700 миллионов лет космической истории. Наши текущие модели формирования галактик не могут объяснить эти объекты — они слишком велики и сформировались слишком рано.

Космологи до сих пор спорят о том, можно ли подкорректировать эти модели (например, возможно, раннее звездообразование было чрезвычайно эффективным) или нам придется пересмотреть природу темной материи и то, как она порождает ранние коллапсирующие объекты.

В следующем году JWST обнаружит еще больше таких объектов и более подробно изучит существующие. В любом случае, мы скоро узнаем.

Что будет с JWST дальше?

Просто Уже на первых шагах телескоп выявил множество недостатков наших нынешних моделей Вселенной. Пока мы совершенствуем наши модели с учетом обновлений, которые принес нам JWST, нас больше всего волнуют неизвестные неизвестные.

Загадочные красные точки скрывались от нашего взгляда. Что еще таится в глубинах космоса? JWST скоро нам расскажет.

Темия Нанаяккара, научный сотрудник Австралийского центра обработки данных Джеймса Уэбба, Технологический университет Суинберна; Иво Лаббе, будущий научный сотрудник ARC/доцент Технологического университета Суинберна, и Карл Глейзбрук, научный сотрудник ARC и заслуженный профессор Центра астрофизики и суперкомпьютеров Технологического университета Суинберна

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.