„James Webb“ nustebino mokslininkus: ankstyvoji Visata pasirodė gerokai keistesnė, nei manyta

Naktinis dangus dažnai suvokiamas kaip žvilgsnis į Visatos pradžią, tačiau nauji „James Webb“ kosminio teleskopo (JWST) duomenys rodo daug sudėtingesnę istoriją. Jis atvėrė langą į pirmuosius šimtus milijonų metų po Didžiojo sprogimo ir privertė iš naujo svarstyti, kaip greitai gimė pirmosios galaktikos.

Metų dešimtmečius vyravo standartinis Lambda-CDM modelis: karštas Didysis sprogimas, neregimoji tamsioji materija, formuojanti galaktikų sėklas, ir tamsioji energija, spartinanti plėtimąsi. Pagal šį vaizdą Visatos amžius – apie 13,8 mlrd. metų.

Ankstyvų galaktikų paradoksas

Pirmieji pilnaverčiai JWST vaizdai 2022 metų liepą parodė, kad labai ankstyvoje Visatoje yra per daug ryškių, gerai išsivysčiusių galaktikų. Ten, kur tikėtasi retos vėsios dujų miglos, matyti gana brandūs objektai.

Dalis sensacingų atstumų vėliau buvo patikslinti, kaip garsiojo CEERS-93316 atveju, kuris iš „rekordinės“ galaktikos tapo gerokai artimesniu objektu. Tačiau nemažai kitų ankstyvų, nors ir mažesnių ir blankesnių galaktikų patvirtinti spektroskopiškai, tad problema neišnyko.

Dar vienas JWST atradimas – vadinamieji „maži raudoni taškai“. Iš pradžių jie atrodė kaip neįtikėtinai masyvios jaunos galaktikos, tačiau išplėstinė analizė parodė, kad daugelyje jų švyti aplink supermasyvias juodąsias skyles sukamas įkaitintas dujas. Tai reiškia, kad ankstyvoji Visata galėjo būti kupina aktyvių branduolių, kurie klaidina masės įvertinimus.

Hablo įtampa ir Visatos amžius

Kol JWST perrašo ankstyvų galaktikų kroniką, kosmologai susiduria ir su kita mįsle – vadinamąja Hablo įtampa. Nobelio premijos laureato Adamo Riesso komanda, remdamasi kosminiu atstumų „kopėčių“ metodu, šiandieninį Visatos plėtimosi greitį matuoja apie 73 kilometrus per sekundę megaparsekui.

Iš seniausios regimos šviesos – kosminio mikrobangų fono – ir to paties Lambda-CDM modelio gaunama mažesnė, apie 67, vertė. Skirtumas statistiškai pasiekė 5 sigma lygį, tad vargiai gali būti atsitiktinis.

Kitos tyrėjų grupės, pavyzdžiui, Wendynos Freedman vadovaujama, naudodamos alternatyvius žvaigždžių „žymeklius“, gauna tarpinę reikšmę, apie 70. Tai rodo, kad problema nėra paprasta matavimo klaida ir kad gali trūkti vieno ar kelių fizikos dėlionės gabalėlių.

Drąsios, bet ginčytinos idėjos

Siekiant paaiškinti neatitikimus, siūlomos įvairios hipotezės. Viena populiariausių – ankstyvoji tamsioji energija: trumpas papildomos energijos „pliūpsnis“ netrukus po Didžiojo sprogimo, galėjęs pakeisti plėtimosi istoriją.

Dar radikalesnė idėja – fiziko Rajendros Guptos pasiūlytas modelis, kuriame Visatos amžius pailginamas iki maždaug 26,7 mlrd. metų, derinant kintančias fizikos konstantas ir taip vadinamą pavargusios šviesos koncepciją. Dauguma kosmologų mano, kad toks modelis nesuderinamas su kosminio mikrobangų fono ir kitais tiksliais matavimais.

Ne mažiau ambicinga Rogero Penrose’o ciklinės Visatos teorija teigia, kad Didysis sprogimas galėjo būti ankstesnės Visatos pabaiga. Jis netgi teigia matantis ankstesnio „ciklo“ pėdsakus kosminio mikrobangų fono žemėlapiuose, tačiau dauguma tyrėjų kol kas tai vertina kaip prieštaringus ir neįtikinamus signalus.

Kol naujos observatorijos renka duomenis, bendra išvada išlieka tokia: Visata labai tikėtina vis tiek yra apie 13,8 mlrd. metų amžiaus, tačiau jos vaikystė ir tamsiųjų komponentų prigimtis – kur kas turtingesnė ir keistesnė, nei manyta dar prieš keletą metų.