Испанские астрофизики провели анализ 31 галактики, которых космические телескопы «Хаббл» и «Джеймс Уэбб» увидели на расстоянии 13 миллиардов световых лет. Одна из них оказалась намного древнее “большого взрыва” с вероятностью 4,7 сигмы (то есть вероятность ошибки тут примерно одна на миллион). Результаты их работы опубликовали в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Галактики имеют характерные признаки, говорящие об их возрасте. В частности, кривые поглощения звездного света межзвездной пылью. Количество пыли связано со взрывами сверхновых. Это, как и спектры, позволяет оценить возраст наблюдавшихся галактик.
У авторов получилось, что в среднем эти галактики, в том виде, в котором их засняли, возникли около 0,61 ± 0,31 миллиарда лет до их наблюдаемого состояния. Учитывая, что возраст “математической вселенной” в их регионе теоретиками оценён в 0,7 миллиарда лет, выходит, что в среднем они возникли еще до истечения первой сотни миллионов лет истории Вселенной.
Но еще хуже для “большого взрыва” ситуация с галактикой JADES-1050323. По ее визуальным параметрам, она должна иметь возраст 800 миллионов лет, то есть формально на 100 миллионов лет старше “математической вселенной”. Она не может быть младше момента “большого взрыва”, постулируют авторы, с вероятностью 4,7 сигмы. Речь о малой вероятности ошибки, примерно одной к миллиону.
***
Астрономы нашли галактику, которая выглядит слишком зрелой для теории “большого взрыва”. Наблюдения с помощью телескопа Джеймс Уэбб показали: уже через 400 миллионов лет после “большого взрыва” существовал массивный объект с большим количеством пыли.
Галактика получила обозначение EGS-z11-R0. В научной среде её уже называют «красным монстром». Причина в цвете: из-за плотных облаков пыли свет молодых голубых звёзд частично поглощается и смещается в красную область спектра. Такой эффект указывает на развитую внутреннюю структуру, где уже успели сформироваться тяжёлые элементы и накопиться пыль.
В космических масштабах речь идёт о крайне коротком промежутке, за который теоретикам сложно объяснить появление столь развитого объекта.
Как формируются галактики. Сначала появляются звёзды, затем в их недрах образуются тяжёлые элементы, после чего в межзвёздной среде постепенно накапливается пыль. На это обычно уходят сотни миллионов лет.
Исследовательская группа под руководством Джулии Родигьеро из Падуанского университета искала подобные объекты среди данных Джеймса Уэбба. В архиве Dawn JWST Archive нашелся только один уверенный кандидат — EGS-z11-R0.
Главный признак пыли виден в ультрафиолетовом излучении галактики. Пыль поглощает часть света и меняет форму спектра: он как бы становится более плоским. Анализ показал, что именно пыль играет основную роль в покраснении.
Дополнительным аргументом в пользу зрелости галактики стало обнаружение углерода. Этот элемент образуется в звёздах и попадает в межзвёздную среду после их эволюции. Его наличие означает, что в галактике уже успел пройти цикл рождения и гибели звёзд, необходимый для накопления пыли.
Подобных красных монстров находили и раньше, но обычно в более поздние эпохи — примерно через миллиард лет после Большого взрыва. Новый объект – ещё более ранний пример. Сейчас телескоп Джеймс Уэбб способен видеть галактики, существовавшие через 280 миллионов лет после начала Вселенной.