Masywne galaktyki we wczesnym Wszechświecie. Znacznie większe niż przypuszczano, że jest to możliwe

Naukowcy przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba dostrzegli sześć dużych galaktyk, każda mniej więcej wielkości Drogi Mlecznej, które istniały już od 500 do 700 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Zaobserwowane galaktyki są o wiele za duże, jak na tak wczesny etap rozwoju kosmosu. Odkrycie to wywraca do góry nogami nasze zrozumienie formowania się galaktyk we wczesnym Wszechświecie.

Sześć masywnych galaktyk odkrytych we wczesnym Wszechświecie podważa to, co naukowcy sądzili na temat pochodzenia podobnych struktur. Zaobserwowane galaktyki są o wiele za duże, jak na tak wczesny etap rozwoju Wszechświata. Odkrycie wprawiło naukowców w zdumienie, bo podważa 99 proc. znanych modeli kosmologicznych.

- Spodziewaliśmy się, że na tym etapie rozwoju Wszechświata znajdziemy tylko maleńkie, młode galaktyki, ale odkryliśmy galaktyki tak dojrzałe jak nasza własna. I to w okresie, który uznajemy za świt Wszechświata - wyjaśnia astronom i astrofizyk Joel Leja z Penn State. Badacz zajmował się modelowaniem światła dochodzącego z nowo odkrytych galaktyk.

Opis i wyniki obserwacji ukazały się na łamach pisma "Nature" (DOI: 10.1038/s41586-023-05786-2).

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Korzystając z pierwszego zbioru danych zebranych przez Teleskop Jamesa Webba, międzynarodowy zespół naukowców odkrył obiekty tak dojrzałe jak Droga Mleczna, kiedy Wszechświat miał zaledwie 3 proc. swojego obecnego wieku. Było to zaledwie około 500-700 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Teleskop wyposażony jest w instrumenty reagujące na podczerwień, zdolne do wykrywania światła, które było emitowane przez najdawniejsze gwiazdy i galaktyki. Pozwala to naukowcom patrzeć nawet 13,5 miliarda lat wstecz.

- To nasze pierwsze spojrzenie tak daleko wstecz na Wszechświat. Dlatego ważne jest, abyśmy zachowali otwarty umysł na to, co widzimy - mówi Leja. - Zebrane dane wskazują, że obserwujemy galaktyki. Myślę jednak, że kilka z tych obiektów może okazać się przesłoniętymi supermasywnymi czarnymi dziurami. Niezależnie od tego, ilość odkrytej przez nas masy w tym okresie rozwoju Wszechświata jest nawet 100 razy większa, niż wcześniej sądziliśmy. To zdumiewające odkrycie - wyjaśnia naukowiec.

W swojej pracy badacze pokazują dowody na to, że sześć zaobserwowanych galaktyk jest znacznie bardziej masywnych, niż ktokolwiek się spodziewał. Poddaje to w wątpliwość wcześniejsze teorie na temat formowania się galaktyk na samym początku Wszechświata. - Fakt, że masywne galaktyki zaczęły powstawać tak wcześnie, podważa to, co wielu z nas uważało za naukowy pewnik. Nieformalnie nazwaliśmy te obiekty "universe brakers". To bardzo trafne określenie - mówi Leja.

Zdaniem naukowców odkrycie podobnych obiektów podważa "99 proc. modeli kosmologicznych". Uwzględnienie tak dużej masy wymaga zmiany tych modeli, albo zupełnej rewizji naukowego rozumienia powstawania galaktyk we wczesnym Wszechświecie. - Do tej pory uważaliśmy, że galaktyki zaczynały jako małe obłoki gwiazd i pyłu, które z czasem stopniowo się powiększały. Taki scenariusz wymaga teraz fundamentalnej zmiany – tłumaczy Leja.

- Zajrzeliśmy do bardzo wczesnego Wszechświata po raz pierwszy i nie mieliśmy pojęcia, co znajdziemy. A znaleźliśmy coś tak niespodziewanego, że właściwie stwarza to problem dla nauki. Podważa cały obraz wczesnego formowania się galaktyk - mówi Leja.

12 lipca NASA opublikowała pierwsze pełnokolorowe obrazy i dane spektroskopowe z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. To największy teleskop wychwytujący podczerwień w kosmosie. Został zaprojektowany m.in. po to, aby prześledzić genezę Wszechświata.

- Kiedy otrzymaliśmy dane, to zobaczyliśmy te masywne i jasne obiekty naprawdę szybko - wspomina Leja. - Zaczęliśmy je modelować, bo chcieliśmy dowiedzieć się czym one są. Moją pierwszą myślą było to, że popełniliśmy błąd, który zwyczajnie znajdziemy i przejdziemy dalej. Jednak mimo wielu prób, żadnego błędu nie odkryliśmy - dodaje naukowiec.

Źródło: Pennsylvania State University