Яркие галактики, обнаруженные космическим телескопом James Webb (JWST) в ранней Вселенной, могут быть результатом вспышек массового формирования звёзд. И, вероятно, это делает галактики более яркими, чем ожидалось для данной эпохи их существования. К такому выводу пришли исследователи, которые создали компьютерные симуляции рождения этих галактик и начала образования звёзд.

Когда JWST начал наблюдения летом 2022 года, его наблюдения за Вселенной позволили быстро обнаружить галактики с высоким красным смещением. Это галактики, которые казалось, существовали ранее во Вселенной, чем когда-либо видели астрономы. Фактически, галактики, которые были видны, когда Вселенной было менее 400 миллионов лет, оказались более яркими, чем предсказывает для данной эпохи стандартная модель космологии. Это привело к утверждениям о том, что стандартная модель, — которая описывает «начало» маленькими галактиками и их иерархическое разрастание через слияние, — должно быть, ошибочна.

Художественное изображение галактик в ранней Вселенной. Источник: Aaron M. Geller, Northwestern, CIERA + IT-RCDS

«Открытие этих галактик было большим сюрпризом, потому что они оказались значительно ярче, чем ожидалось. Обычно галактика яркая потому что она большая, но поскольку эти галактики формировались в начале жизни Вселенной, на тот момент прошло недостаточно времени с Большого Взрыва. Как эти массивные галактики сформировались так быстро?», — рассказал Клод-Андре Фоше-Жигур, член команды под руководством Гуочао Суна из Калтеха, которые вместе создавали симуляции формирования первых галактик.

Они обнаружили, что галактики, наблюдаемые JWST, не большие, а яркие, потому что были замечены в период активного формирования звёзд. Симуляции позволяют не только моделировать яркость галактик, но также и их плотность распределения, что полностью соответствует наблюдениям JWST.

Такие вспышки активности не являются необычными. Астрономы иногда видят, как они происходят в современных галактиках — когда происходит слияние галактик. Этот процесс может привести к перемешиванию газа таким образом, что гравитация захватывает его и заставляет фрагментироваться и коллапсировать, образуя множество звёзд сразу. В ранней Вселенной, где среда была довольно неустойчивой, первые галактики не могли накапливать всю свою звездообразующую материю равномерно.

Мы думаем, что происходит следующей процесс: возникают группы звёзд, а через несколько миллионов лет эти звёзды взрываются в виде сверхновой. Газ выбрасывается [из галактики], а затем притягивается обратно, чтобы образовать новые звёзды, поддерживая цикл формирования звёзд

В ранней Вселенной галактики были гораздо меньше, чем сегодня, и росли, отчасти, путем аккумуляции облаков межгалактического газа, но также и путём слияния с другими галактиками. Чем больше они становились, тем больше в них была гравитация. И так они достигали точки, где могли накопить больше материала для формирования звёзд. Это стабилизировало скорость формирования звёзд, и сегодня галактики, такие как наш Млечный Путь, формируют звёзды в более спокойном темпе.

Подробнее на iXBT