The Astrophysical Journal: Размеры ранних галактик переоценили из-за черных дыр

С помощью космического телескопа Джеймс Уэбб астрономы получили снимки галактик в ранней Вселенной. Вместо ожидаемых мелких и незначительных галактик они обнаружили множество массивных и быстро растущих галактик.

Некоторые исследователи предполагают, что это может указывать на проблемы со стандартной моделью космологии, которая объясняет состав и развитие Вселенной после Большого взрыва.

Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале The Astrophysical Journal, некоторые ранние галактики все же менее массивны, чем показалось. Из-за чёрных дыр они выглядят ярче и больше.

Как сказала Кэтрин Чворовски, одна из авторов исследования, мы видим больше галактик, чем предсказывали, но ни одна из них не может «разорвать» Вселенную.

Это стало известно благодаря исследованию космической эволюции (CEERS) под руководством Стивена Финкельштейна, профессора астрономии из Техасского университета в Остине и соавтора работы.

Черные дыры добавляют яркости

Исследование показало, что в ярких и массивных галактиках могут быть чёрные дыры, которые быстро поглощают газ. Из-за трения выделяется тепло и свет, делая эти галактики ярче. Поэтому может показаться, что они содержат больше звёзд и более массивны.

Когда учёные исключают эти «маленькие красные точки» из анализа, оставшиеся ранние галактики оказываются не такими уж и массивными, как предсказывает стандартная модель.

Финкельштейн: В стандартной модели космологии нет кризиса. Чтобы отказаться от теории, которая проверена временем, нужны неопровержимые доказательства, а их нет.

Эффективные звездные фабрики

Хотя основную проблему решили, осталась ещё одна: в данных Уэбба о ранней Вселенной примерно в два раза больше массивных галактик, чем ожидается по стандартной модели. Вероятно, это связано с тем, что в ранней Вселенной звёзды формировались быстрее, чем сегодня.

Возможно, тогда галактики эффективнее превращали газ в звёзды, — говорит Чворовски.

Звёзды образуются, когда горячий газ остывает и под действием гравитации становится звездой или группой звёзд. При сжатии газ нагревается, создавая внешнее давление. В нашей части Вселенной эти силы уравновешивают друг друга, поэтому процесс звездообразования идёт медленно. Согласно некоторым теориям, ранняя Вселенная была плотнее, чем сейчас, и газ не так легко выдувался, что позволяло звёздам формироваться быстрее.

Больше доказательств существования черных дыр

Астрономы изучали спектры «маленьких красных точек», обнаруженных с помощью телескопа „Уэбб“. Исследователи из группы CEERS и другие обнаружили быстро движущийся водородный газ, характерный для аккреционных дисков чёрных дыр. Это подтверждает, что часть света от этих компактных красных объектов исходит от газа, вращающегося вокруг чёрных дыр, а не от звёзд. Это подкрепляет вывод команды Чворовского о том, что звёзды, вероятно, не такие массивные, как думали астрономы.

Дальнейшие наблюдения за этими объектами помогут понять, сколько света исходит от звёзд, а сколько — от газа вокруг чёрных дыр.

В науке, отвечая на один вопрос, вы получаете новые.

Исследователи показали, что стандартная модель космологии, скорее всего, не нарушена. Но их работа указывает на необходимость новых идей в области звездообразования.

Чворовски говорит: Не всё до конца понятно. Это делает занятия подобной наукой увлекательными.

26.08.2024