Vienas galingiausių teleskopų pasaulyje aptiko neraminančių ženklų apie Visatos praeitį

Naujos kartos kosminiai teleskopai Hubble ir James Webb pastaraisiais metais pateikė vieną didžiausių siurprizų šiuolaikinėje kosmologijoje. Paaiškėjo, kad jau per pirmuosius kelis šimtus milijonų metų po Didžiojo sprogimo Visata buvo gerokai labiau „subrendusi“, nei leidžia manyti standartiniai modeliai.

Aptiktos itin masyvios, tvarkingos galaktikos ir supermasyvios juodosios skylės buvo laikomos neįmanomomis tokio jauno amžiaus kosmose. Dabar tai laikoma rimtu iššūkiu Lambda-CDM modeliui, kuris iki šiol laikytas sėkmingiausiu Visatos raidos aprašymu.

Ankstyvos galaktikos, kurios neturėjo būti

Žvelgdami į tolimas galaktikas astronomai mato praeitį: šviesai iš jų iki mūsų keliauti prireikė daugiau nei 13 milijardų metų. Hubble giliojo dangaus stebėjimuose aptiko galaktikų, egzistavusių Visatai tesulaukus mažiau nei 1 milijardo metų.

Pagal standartinę teoriją tokiu metu turėjo būti matomos tik mažos, netvarkingos žvaigždžių sankaupos. Tačiau stebėjimai parodė jau tada buvus masyvių, šimtų milijardų žvaigždžių turinčių sistemų, kai kurios net primena subrendusias spirales.

Dar labiau glumina požymiai, kad dalies šių galaktikų centruose slypi milijardų Saulės masių juodosios skylės ir jau pastebimi sunkesni už helį cheminiai elementai. Tai rodo, jog kelios žvaigždžių kartos spėjo susiformuoti ir sprogti nepaprastai greitai.

James Webb dar labiau pagilino problemą

James Webb teleskopas, dirbantis infraraudonųjų spindulių srityje, pažvelgė dar toliau – iki laikotarpio, kai Visatai buvo vos 300–400 milijonų metų. Čia jis aptiko dar masyvesnių ir brandesnių objektų, nei tikėtasi pagal Hubble užuominas.

Vienas iš pavyzdžių – galaktika JADES-GS-z13-0, kurios šviesa atitinka raudį poslinkį apie 13,2. Skaičiavimai rodo, kad ji galėjo sukaupti maždaug milijardą Saulės masių žvaigždžių per stulbinamai trumpą laiką.

Panašių sistemų aptikta ne viena, o kai kuriose fiksuojami aktyvių branduolių požymiai, rodantys sparčiai augančias juodąsias skyles. Tokie atradimai verčia klausti, ar mūsų supratimas apie žvaigždžių formavimąsi ir juodųjų skylių augimą nėra pernelyg konservatyvus.

Ką reikės keisti kosmologijoje?

Mokslininkai svarsto kelis galimus paaiškinimus. Viena kryptis – ankstyvoje Visatoje žvaigždės galėjo formuotis daug efektyviau, nei matome šiandien. Kita idėja – pradinės juodosios skylės galėjo atsirasti tiesiogiai griūvant milžiniškiems dujų telkiniams, taip išvengiant lėto augimo iš žvaigždžių liekanų.

Diskutuojama ir apie egzotiškesnes galimybes: netipinį tamsiosios materijos elgesį, retus milžiniškus tankio svyravimus ar net subtilius pataisymus gravitacijos teorijai ankstyvuoju laikotarpiu. Kol kas nėra vieno sprendimo, suderinamo su visais stebėjimais.

Artimiausiais metais James Webb ir kiti projektai toliau tikslins itin ankstyvų galaktikų savybes. Nors ši „krizė“ kelia daug klausimų, būtent tokie neatitikimai ir tampa varikliu naujiems atradimams apie Visatos pradžią ir jos vystymosi dėsnius.