Астрономи за допомогою телескопів James Webb, Hubble і ALMA зробили дивовижне відкриття: галактики з раннього Всесвіту розвивалися набагато швидше, ніж очікувалося. Існуючи трохи більше ніж через 1 мільярд років після Великого вибуху, ці «космічні підлітки» виявляють характеристики, які раніше вважалися розвиватися протягом набагато довших періодів часу, що ставить під сумнів давно встановлені моделі галактичної еволюції.
Швидке збагачення хімічними елементами
Дослідницька група спостерігала 18 галактик, розташованих приблизно на відстані 12,5 мільярдів світлових років від нас. Ключовий висновок полягає в тому, що ці галактики надзвичайно багаті важкими елементами — такими металами, як вуглець і кисень — незважаючи на свій молодий вік. Стандартна модель передбачає, що важкі елементи накопичуються поступово протягом життєвих циклів зірок і вибухів наднових. Однак ці галактики виглядають «хімічно зрілими», ніби вони пропустили стадії розвитку.
«Було неочікувано побачити такі хімічно зрілі галактики», — пояснює Андреас Файст з Каліфорнійського технологічного інституту. «Це як побачити дворічних дітей, які поводяться як підлітки. Як метали можуть утворюватися менш ніж за 1 мільярд років?» Це піднімає фундаментальні питання про процеси, які контролювали виробництво металу в ранньому Всесвіті, і про те, наскільки точно поточне моделювання відображає реальність.
Неочікувано зрілі структури
Крім свого хімічного складу, галактики також демонструють дивовижно розвинені структури. Багато з них мають обертові зоряні диски, подібні до тих, які є у зрілих спіральних галактиках, таких як наш Чумацький Шлях. Раніше вважалося, що такі особливості з’являються набагато пізніше в галактичній історії. Наявність цих структур настільки рано свідчить про те, що Всесвіт міг прискорити утворення галактик ефективніше, ніж вважалося раніше.
Ненажерливі чорні діри та багатий металами газ
Швидке зростання не обмежується самими галактиками. Надмасивні чорні діри у своїх центрах також споживають матерію з високою швидкістю, підживлюючи свій власний швидкий розвиток. Крім того, газ, що оточує ці галактики — міжгалактичне середовище — також збагачений металами, що простягається на десятки тисяч світлових років. Це свідчить про те, що збагачення металами не обмежується самими галактиками, а є широко поширеним явищем у ранньому Всесвіті.
Майбутні дослідження та наслідки
Зараз дослідницька група планує порівняти ці спостереження з передовими моделями росту галактик і збагачення металів. Мета полягає в тому, щоб уточнити наше розуміння утворення зірок, утворення пилу та хімічної еволюції раннього Всесвіту.
«Поєднання спостережень і моделювання забезпечує потужну синергію для розуміння деталей зореутворення… Знання цих деталей зрештою допоможе нам зрозуміти формування перших зірок і планет, а також те, як виникла наша власна галактика Чумацький Шлях».
Ці відкриття підкреслюють, що ранній Всесвіт міг бути більш динамічним і швидко розвиваючимся середовищем, ніж вважалося раніше. Розуміння того, як галактики розвивалися так швидко, буде критично важливим для розкриття походження космічних структур і нашої власної галактичної батьківщини.
