JWST открывает эпоху Космических темных веков
Космический телескоп Джеймс Уэбб (JWST) совершил революцию в изучении ранней Вселенной, позволив астрономам заглянуть в эпоху «Космических темных веков» — период между 200 миллионами и 1 миллиардом лет после Большого взрыва, когда формировались первые звезды и галактики. До запуска JWST наблюдения в этом диапазоне были ограничены из-за недостаточной инфракрасной чувствительности таких телескопов, как «Хаббл» и «Спитцер». Однако благодаря передовым инструментам JWST, включая коронографы и тепловой экран, ученые получили возможность исследовать галактики, существовавшие всего через несколько сотен миллионов лет после рождения Вселенной.
Международная группа астрономов под руководством Марко Кастеллано из Национального института астрофизики (INAF-OAR) провела масштабное исследование архивных данных JWST, сосредоточившись на галактиках с красным смещением z > 15, что соответствует возрасту Вселенной менее 300 миллионов лет. Эти галактики представляют особый интерес, поскольку их свойства бросают вызов существующим космологическим моделям. В частности, JWST обнаружил неожиданно большое количество ярких галактик и сверхмассивных черных дыр (СМЧД) в эту эпоху, что противоречит прогнозам, основанным на стандартных теориях формирования структуры Вселенной.
Одной из ключевых проблем в изучении галактик с экстремально высокими красными смещениями является сложность их идентификации. Из-за огромного расстояния их свет сильно ослаблен, а также подвержен влиянию межгалактического нейтрального водорода, который поглощает ультрафиолетовое излучение (эффект, известный как «разрыв Лаймана»). Кроме того, существует риск ложной интерпретации данных: некоторые объекты, которые кажутся галактиками с z > 15, на самом деле могут быть пылевыми галактиками с меньшим красным смещением или даже активными ядрами галактик (квазарами) с сильными эмиссионными линиями.
В своем исследовании команда проанализировала данные семи крупных обзоров, включая CEERS, GOODS-N/S, FRESCO и NGDEEP, отбирая кандидатов на основе их спектральных характеристик. Из тысяч объектов было выделено 10 потенциальных галактик с z = 15–20. Однако подтвердить их природу оказалось крайне сложно. Например, один из кандидатов, первоначально отнесенный к высоким красным смещениям, при спектроскопическом наблюдении оказался пылевой галактикой с z = 6,56. Тем не менее, остальные объекты по-прежнему остаются перспективными кандидатами, и их дальнейшее изучение может привести к пересмотру современных представлений о ранней Вселенной.
Если хотя бы часть этих кандидатов подтвердится, это будет означать, что яркие галактики существовали в гораздо большем количестве, чем предсказывают теории. Это, в свою очередь, потребует пересмотра моделей звездообразования и роста сверхмассивных черных дыр в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва. Кроме того, исследование таких объектов может пролить свет на свойства пылевых и пассивных галактик на z = 4–7, которые до сих пор остаются малоизученными.
«Мы начинаем понимать, как использовать JWST для поиска чрезвычайно далеких галактик, это сложно, но поиск источников всего через 100-200 млн лет после Большого взрыва находится в пределах возможностей JWST»Марко Кастеллано
Ключевым шагом в решении этих вопросов станет спектроскопическое подтверждение кандидатов с помощью инструментов JWST, таких как NIRSpec. Это позволит не только точно измерить их красное смещение, но и изучить химический состав, скорость звездообразования и другие физические параметры. Как отмечает Марко Кастеллано, даже если часть объектов окажется «ложными», их исследование поможет лучше понять природу редких популяций галактик, которые ранее не удавалось детально изучить.
Таким образом, JWST продолжает расширять границы наблюдаемой Вселенной, предоставляя данные, которые могут привести к пересмотру фундаментальных космологических принципов. Ближайшие годы обещают новые открытия, включая, возможно, обнаружение галактик, сформировавшихся всего через 100–200 миллионов лет после Большого взрыва.