Космический телескоп Джеймса Уэбба находит огромные отдаленные галактики, которых не должно быть

Гигантские, зрелые галактики, похоже, заполнили Вселенную вскоре после Большого взрыва, и астрономы озадачены.

Никто их не ожидал. Они не должны были быть там. И теперь никто не может объяснить, как они сформировались.

Галактики, почти такие же массивные, как Млечный Путь, и полные зрелых красных звезд, похоже, рассеяны на изображениях глубокого поля, полученных космическим телескопом Джеймса Уэбба (Webb или JWST) во время его ранней кампании наблюдения, и они вызывают у астрономов головную боль.

Эти галактики, описанные в новом исследовании, основанном на первом выпуске данных Уэбба, настолько далеки, что они появляются только в виде крошечных красноватых точек для мощного телескопа. Анализируя свет, излучаемый этими галактиками, астрономы установили, что они смотрели на них в младенчестве нашей вселенной всего через 500-700 миллионов лет после Большого взрыва.

Такие ранние галактики сами по себе не удивляют. Астрономы ожидали, что первые звездные скопления появились вскоре после того, как вселенная вышла из так называемых темных веков - первых 400 миллионов лет своего существования, когда только густой туман атомов водорода проникал в пространство.

Но галактики, найденные на изображениях Уэбба, казались шокирующе большими, а звезды в них слишком старые. Новые открытия противоречат существующим представлениям о том, как Вселенная выглядела и развивалась в первые годы, и не соответствуют более ранним наблюдениям, сделанным менее мощным предшественником Уэбба, космическим телескопом Хаббл.

"У нас были особые ожидания от типа галактик, которые живут в ранней вселенной: они молоды и малы", - сказал Space.com в электронном письме Джоэл Лежа, доцент астрономии и астрофизики в штате Пенсильвания и один из авторов исследования. "Предыдущие исследования ранней вселенной с Хабблом и другими инструментами, как правило, находят маленькие, синие, детские галактики в раннее время: объекты, которые совсем недавно сформировались из изначального космического супа и сами строят свои ранние звезды и структуры".

Молодые звезды в целом сияют ярко-голубым. С возрастом звезды развивают более красное свечение, когда они горят через топливо и охлаждаются. В древних галактиках, которые был построен Уэбб, астрономы не ожидали увидеть старые красные звезды. Они также не ожидали, что галактики будут более массивными, чем, возможно, миллиард солнц. Но эти красноватые точки, обнаруженные на глубоких полях Уэбба, кажутся в 50 раз массивнее, сказал Лея.

"По оценкам, массы самых массивных галактик в нашей выборке

Лея сказал, что прежде чем астрономы начнут переписывать теории космологии, чтобы объяснить, как эти галактики так быстро объединились после Большого взрыва, им придется убедиться, что странные красные точки, на которые они смотрят, не являются чем-то другим. Однако большинство альтернативных объяснений также требуют совершенно новых концепций, сказал Лея.

"Например, звезды в ранней Вселенной могут излучать свет экзотическими способами из-за отсутствия тяжелых элементов, и, возможно, мы не включаем их в наши модели", - написал Лея. "Или, возможно, наше понимание того, как звезды образуются локально, например, сколько звезд образуется из газа в зависимости от массы звезд, совершенно неприменимо в ранней Вселенной. Эти вещи также были бы захватывающими, а также перевернули бы наше понимание звездообразования в ранней Вселенной - совсем по-другому".

Изображения, которые показали эти загадочные галактики, были получены ближней инфракрасной камерой Уэбба (NIRCam) в рамках программы Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS). Астрономы планируют вскоре снова превратить зеркало Уэбба в эти галактики, чтобы на этот раз получить световые спектры этих далеких точек. Спектры разбивают наблюдаемый свет в соответствии с его составом длины волны и, таким образом, раскрывают химические и физические свойства его источника.