Астрономы совершили значительное открытие, которое проливает свет на один из самых таинственных периодов во Вселенной – космическую зарю. Ученые зарегистрировали ультрафиолетовое излучение от удаленной галактики JADES-GS-z13-0, существовавшей всего через 330 миллионов лет после Большого взрыва.
Этот результат способен пересмотреть существующие представления о формировании первых звезд и черных дыр. Результаты наблюдений и выводы исследователей опубликованы в журнале Nature.
Взгляд в прошлое
Рассматривая наиболее удаленные уголки космоса, ученые-астрономы по сути переносят нас во времена, давно минувшие. Сигнал от древнейших галактик проходит путь в миллиарды световых лет, прежде чем достигнет линз наших обсерваторий. В то же время, расширение Вселенной приводит к увеличению длины волны этого сигнала, смещая его в красную область спектра – этот феномен известен как космологическое красное смещение.
Космический телескоп «James Webb» был создан с конкретной целью – изучение первых сформировавшихся галактик. Его возможности позволяют фиксировать инфракрасное излучение, что дает возможность заглянуть глубже во временной промежуток, чем это было доступно предшественнику «Hubble». Полученные данные с «James Webb» значительно расширили наши представления об истории развития галактик, позволяя обнаружить объекты, появившиеся менее чем через 300 миллионов лет после Большого взрыва.
Свет во тьме ранней Вселенной
Одной из наиболее интересных особенностей стало обнаружение линии Лайман-альфа – характерного ультрафиолетового излучения, возникающего при переходе атомов водорода между различными энергетическими уровнями. Зарегистрированный сигнал в столь ранний период указывает на наличие обширного облака ионизированного газа вокруг источника излучения, радиус которого, по оценкам ученых, составляет не менее 650 тысяч световых лет.
Полученные данные представляют собой наиболее давнее зафиксированное проявление космической реионизации – этапа, когда межгалактический водород перешел из нейтрального состояния в ионизированное под действием первых звезд и галактик. Предполагается, что этот процесс завершился приблизительно через один миллиард лет после Большого взрыва.
Две гипотезы
Исследователи рассматривают два вероятных объяснения обнаруженного явления. Согласно первой гипотезе, в центре галактики расположена сверхмассивная черная дыра, активно аккрецирующая вещество и разогревающая окружающий газ до интенсивного ультрафиолетового излучения. Альтернативное предположение указывает на наличие в галактике необычайно массивных звезд, масса которых в 100–300 раз превышает массу Солнца, а температура достигает 100 тысяч градусов.
Представленные гипотезы представляют собой большой интерес. Если зафиксированное излучение является результатом активности черной дыры, это позволит прояснить механизм формирования черных дыр в ранней Вселенной, чья масса превышает массу Солнца в миллиард раз. В случае же, если источником света являются массивные звезды, это может послужить первым подтверждением существования необычного процесса звездообразования на заре эпохи космоса.
Открытие новых горизонтов
Несмотря на то, что данное исследование предоставляет впечатляющие результаты, оно также порождает новые вопросы. Для получения окончательных ответов ученым потребуется проведение дополнительных наблюдений и более тщательный анализ данных. «James Webb» уже выявил значительно больше ярких галактик в ранней Вселенной, чем это предсказывали существующие теоретические модели, что указывает на пробелы в нашем понимании эволюции первых звезд и черных дыр.
В дальнейшем ученые-астрономы рассчитывают на получение дополнительных данных, которые позволят раскрыть загадки космической зари. Открытие, сделанное с использованием телескопа «James Webb», стало важным этапом в изучении самых ранних периодов формирования галактик и потенциально может привести к корректировке основополагающих положений космологии.
