Память Вселенной дала сбой: на краю космоса всплыла слишком зрелая галактика ранней эпохи

Гравитационное линзирование помогло обнаружить раннюю спиральную галактику — данные индийских исследователей

Иногда одно неожиданное наблюдение способно поколебать представления о том, как устроена Вселенная. Исследователи из Индии столкнулись именно с таким моментом, когда среди данных космического телескопа заметили объект, который никак не вписывался в привычные схемы. Едва различимая галактика из далёкого прошлого заставила их пересмотреть привычные модели раннего космоса. Об этом сообщает BBC.

Древняя галактика, похожая на Млечный Путь

Учёные из Индии объявили, что обнаружили огромную галактику, которая существовала тогда, когда Вселенной было лишь около полутора миллиардов лет. Это открытие оказалось важным, потому что оно противоречит прежним представлениям о том, какими могли быть структуры в эпоху, столь близкую к рождению космоса. Обычно ранние галактики выглядели хаотично, их очертания были неустойчивыми, а структура мало напоминала современные объекты. Однако здесь всё было иначе, что удивило астрономов.

Авторы исследования объясняют, что если возраст Вселенной сегодня составляет примерно 13,8 миллиарда лет, то наблюдение такой галактики фактически переносит нас на 12 миллиардов лет назад, то есть в эпоху, когда космос был примерно в десять раз моложе нынешнего состояния. С помощью телескопа James Webb исследователи смогли заглянуть настолько глубоко, что им открылся объект, обладающий почти упорядоченной структурой.

По словам авторов работы, они увидели полноценную спиральную галактику — огромный "космический вихрь", имеющий форму, редко встречающуюся на столь ранних этапах истории Вселенной. Они опубликовали результаты наблюдений в европейском научном журнале Astronomy and Astrophysics. Рядом с другими объектами галактического скопления Abell 2744 она выглядела необычайно яркой благодаря эффекту гравитационного линзирования, который увеличил изображение примерно вдвое. Это позволило тщательно рассмотреть детали, которые в обычных условиях были бы недоступны.

"Галактика выглядит удивительно похожей на наш собственный Млечный Путь, несмотря на то, что она существовала, когда Вселенной было лишь около 10% от её нынешнего возраста", — сказал профессор Вададекара, добавив, что они назвали её Алакананда в честь гималайской реки.

Исследователь Раши Джайн, аспирантка Национального центра радиоастрофизики при Тата институте фундаментальных исследований, первой заметила эту галактику. По её словам, открытие произошло тогда, когда она изучала полученные с телескопа Webb изображения десятков тысяч объектов. Среди 70 тысяч источников только один соответствовал структуре, которую астрономы называют "спиралью большого дизайна".

"Я изучала данные о 70 000 объектов, и только один из них оказался спиральной галактикой большого дизайна диаметром примерно 30 000 световых лет", — сказала она.

Открытие, которое удивило даже специалистов

Галактика сразу выделялась двумя симметричными рукавами, которые спирально расходились от центрального диска. В середине сияло яркое ядро, окружённое сложными узорами звёздных скоплений. Исследователи отмечают, что могли различить характерный рисунок, напоминающий нити из "звёздных бусин", — подобные цепочки встречаются в современных спиральных системах и указывают на активное формирование звёзд.

Раши Джайн рассказала, что не сразу поверила своим глазам. Настолько упорядоченная структура казалась маловероятной для галактики, существовавшей в эпоху, когда Вселенная только начинала формировать сложные объекты. Она поделилась находкой с руководителем исследования, и его первые впечатления были такими же удивлёнными. Для специалистов, которые привыкли видеть ранние галактики размытыми и беспорядочными, этот объект стал настоящим исключением.

"Это поразительно — представить, что настолько большая галактика с выраженными спиральными рукавами смогла существовать всего через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва", — сказал профессор Вададекара.

По расчётам учёных, галактика успела сформировать примерно десять миллиардов масс Солнца и одновременно создать крупный диск с устойчивой спиральной структурой за сравнительно короткий период — всего за несколько сотен миллионов лет. Такая скорость считается огромной по космическим меркам, что вызывает дополнительные вопросы о механизмах эволюции материи в ранней Вселенной.

"Этой галактике пришлось собрать 10 миллиардов солнечных масс звёзд и одновременно сформировать большой диск со спиральными рукавами всего за несколько сотен миллионов лет. Это невероятно быстро по космическим меркам", — отметил он.

Почему открытие так важно для космологии

Исследование Алакананды даёт повод пересмотреть существующие модели формирования галактик. Долгое время считалось, что в первые миллиарды лет после Большого взрыва галактики не могли иметь устойчивую форму. Большинство известных объектов той эпохи представляли собой беспорядочные скопления вещества без чётко выраженных структур. Новая находка показывает, что процессы могли идти значительно быстрее и организованнее.

Это наблюдение также подтверждает эффективность телескопа James Webb, который способен фиксировать крайне слабые и далёкие источники. Благодаря его высокой чувствительности астрономы получили возможность изучать объекты, существовавшие практически в начале времён. В сочетании с эффектом гравитационного линзирования JWST помогает увидеть галактики, которые иначе остались бы невидимыми.

Такое открытие стимулирует новые исследования в области космической эволюции. Учёные предполагают, что Алакананда может быть не единственным подобным объектом. Возможно, более глубокие наблюдения позволят найти ещё больше примеров ранних спиральных структур, что послужит основой для обновлённых моделей роста галактик.

Плюсы и минусы наблюдений столь далёких галактик

Изучение древних звёздных систем даёт ценный материал для науки. Однако такие исследования имеют и свои ограничения. Чтобы полученная информация была объективной, астрономы учитывают множество факторов.

С одной стороны, мощные инструменты, такие как JWST, позволяют увидеть детали, недоступные предыдущим телескопам. Это способствует созданию более точных моделей формирования структур, помогает оценивать распределение звёздной массы и фиксировать признаки активных процессов.

С другой стороны, наблюдения сильно зависят от условий, таких как эффект линзирования, который может искажать картинку. Кроме того, расстояние в миллиарды световых лет делает данные уязвимыми к ошибкам интерпретации, поскольку свет от таких объектов прошёл через множество слоёв космической среды.

Среди ключевых плюсов:
• Возможность изучать раннюю Вселенную.
• Высокая детализация изображений благодаря JWST.
• Новые данные о механизмах формирования звёзд и галактик.
• Расширение методологии исследований.

Среди ограничений:
• Искажения из-за гравитационного линзирования.
• Трудности точного определения возраста объектов.
• Ограниченная выборка наблюдаемых галактик.
• Необходимость сложной обработки данных.

Сравнение: ранние галактики vs современные спиральные системы

Ранние галактики традиционно считались более беспорядочными, их формы — неправильными, а размеры — небольшими. Они часто представляли собой фрагментированные облака вещества без чёткой динамической структуры.

Современные спиральные галактики, такие как Млечный Путь, значительно массивнее. У них есть ясно выраженные рукава, устойчивый диск, развитое ядро, а звёзды распределяются гораздо равномернее. Алакананда — уникальный пример, поскольку она сочетает свойства современного спирального типа с возрастом, характерным для хаотичных ранних систем.

Это позволяет предположить, что процессы звёздообразования могли быть намного более интенсивными, чем считалось ранее, а механизм формирования дисков запускался раньше, чем предполагали модели.