W nowym badaniu międzynarodowy zespół astrofizyków odkrył kilka tajemniczych obiektów ukrytych na zdjęciach z Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba: sześć potencjalnych galaktyk, które pojawiły się tak wcześnie w historii wszechświata i są tak masywne, że nie powinny być możliwe zgodnie z obecną teorią kosmologiczną.

Każda z kandydujących galaktyk mogła istnieć na początku wszechświata około 500-700 milionów lat po Wielkim Wybuchu, czyli ponad 13 miliardów lat temu. Są one również gigantyczne, zawierają prawie tyle samo gwiazd, co dzisiejsza Galaktyka Mleczna.

„To jest szalone” – powiedziała Erica Nelson, współautorka nowych badań i profesor astrofizyki na Uniwersytecie Kolorado w Boulder. „Nie oczekujesz, że wczesny wszechświat będzie w stanie się tak szybko zorganizować. Te galaktyki nie powinny mieć czasu na powstanie.”

Nelson i jej koledzy, w tym pierwszy autor Ivo Labbé z Uniwersytetu Technologicznego Swinburne w Australii, opublikowali swoje wyniki 22 lutego w czasopiśmie Nature.

Najnowsze odkrycia nie są najwcześniejszymi galaktykami obserwowanymi przez Jamesa Webba, który wystartował w grudniu 2021 roku i jest najpotężniejszym teleskopem wysłanym w kosmos. W ubiegłym roku inny zespół naukowców zauważył cztery galaktyki, które prawdopodobnie złączyły się z gazu około 350 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Jednakże te obiekty były drobniejsze w porównaniu do nowych galaktyk i zawierały wiele razy mniej masy z gwiazd.

Badacze potrzebują jeszcze więcej danych, aby potwierdzić, że te galaktyki są tak duże, jak się wydają, i pochodzą z tak dawnej przeszłości. Ich wstępne obserwacje jednak oferują kuszący smak tego, jak James Webb może przepisać podręczniki astronomii.

„Inną możliwością jest to, że to są inne dziwne obiekty, takie jak słabe kwazary, co byłoby równie interesujące” – powiedziała Nelson.

Mgliste kropki

W ubiegłym roku Nelson i jej koledzy z USA, Australii, Danii i Hiszpanii utworzyli zespół ad hoc, aby zbadać dane, które James Webb przesyłał na Ziemię.

Ich ostatnie odkrycia wynikają z badania Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) Survey teleskopu. Te zdjęcia zaglądają głęboko w skrawek nieba.

Współpracujący z nią naukowcy, w tym pierwszy autor Ivo Labbé ze Swinburne University of Technology w Australii, opublikowali swoje wyniki 22 lutego w czasopiśmie Nature.

Ostatnie odkrycia nie są najwcześniejszymi galaktykami obserwowanymi przez Jamesa Webba, który został wystrzelony w grudniu 2021 roku i jest najpotężniejszym teleskopem wysłanym w kosmos. W ubiegłym roku inny zespół naukowców zauważył cztery galaktyki, które prawdopodobnie połączyły się z gazu około 350 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Te obiekty były jednak porównując do nowych galaktyk, bardzo małe, zawierające wiele razy mniej masy od gwiazd.

Naukowcy nadal potrzebują więcej danych, aby potwierdzić, że te galaktyki są tak duże, jak wydają się i że pochodzą z tak odległej przeszłości. Jednak ich wstępne obserwacje oferują kuszący smak tego, jak James Webb mógłby przepisać podręczniki astronomii.

„Inną możliwością jest to, że są to inne, dziwne obiekty, takie jak słabe kwazary, co byłoby równie interesujące” – powiedziała Nelson.

Mgliste punkty

Wokół tych odkryć panuje wiele podekscytowania: w ubiegłym roku Nelson i jej koledzy z USA, Australii, Danii i Hiszpanii, utworzyli tymczasowy zespół, aby zbadać dane, które James Webb wysyłał na Ziemię.

Ich ostatnie wyniki pochodzą z programu badawczego Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) Survey teleskopu. Obrazy te zaglądają głęboko w skrawek nieba blisko Wielkiej Niedźwiedzicy – relatywnie nudnej, przynajmniej na pierwszy rzut oka, przestrzeni kosmicznej, którą po raz pierwszy zaobserwował Teleskop Kosmiczny Hubble’a w latach 90-tych.

Nelson przyglądała się małej części obrazka o wielkości znaczka pocztowego, gdy zauważyła coś dziwnego: kilka „mglistych punktów” światła, które wydawały się zbyt jasne, by być prawdziwymi.

„Były takie czerwone i takie jasne” – powiedziała Nelson. „Nie spodziewaliśmy się ich zobaczyć”.

Wyjaśniła, że w astronomii czerwone światło zwykle oznacza stare światło. Wszechświat, jak powiedziała Nelson, rozszerza się od zarania dziejów.

Wraz z jego rozszerzaniem się galaktyki i inne obiekty kosmiczne oddalają się od siebie, a świat w którym żyjemy robi się coraz większy. Ale czy to oznacza, że wszechświat cały czas się powiększa? Otóż nie do końca.

Według teorii Wielkiego Wybuchu, wszechświat powstał około 13,8 miliardów lat temu z jednego punktu o nieskończonej gęstości i temperaturze, znanego jako singularity. W ciągu pierwszych mikrosekund po Wielkim Wybuchu wszechświat zaczął się dynamicznie rozwijać, przechodząc przez różne etapy ewolucji.

Jednym z kluczowych momentów w historii wszechświata był okres inflacji, który miał miejsce zaledwie 10^-36 sekund po Wielkim Wybuchu. Podczas tego okresu wszechświat rozszerzał się znacznie szybciej niż światło, co wyjaśnia, dlaczego wszechświat wydaje się być tak równomierny i gładki we wszystkich kierunkach.

Od momentu inflacji wszechświat nadal się rozszerza, ale tempo tego rozszerzenia zmienia się w zależności od czasu. Wcześniej tempo rozszerzania się wszechświata było większe, a teraz jest mniejsze. Mimo to wszechświat wciąż się rozszerza.

Jednak nie oznacza to, że wszechświat cały czas się powiększa. Otóż wszechświat jest ograniczony swoją wielkością, ale nie ma granic. To znaczy, że jeśli podróżujesz w jednym kierunku, to nigdy nie trafisz na granicę wszechświata.

Właśnie dlatego, że wszechświat nie ma granic, nie ma także „środka” wszechświata. Każde miejsce we wszechświecie jest dla nas równie ważne, a postrzeganie jednego miejsca jako „środka” wszechświata jest jedynie wynikiem naszych ludzkich ograniczeń percepcyjnych.

Wraz z upływem czasu, wszechświat będzie nadal się rozszerzał, ale tempo tego rozszerzenia może się zmieniać w zależności od różnych czynników, takich jak ciemna energia i ciemna materia. Ostatecznie, jakie będą losy wszechświata, nadal pozostaje tajemnicą, którą naukowcy starają się rozwikłać.

Źródło: University of Colorado w Boulder