Бурное детство Вселенной: как выглядели молодые галактики
Когда наша Вселенная находилась еще в младенчестве, галактики совсем не были похожи на плавно вращающиеся диски из миллиардов звезд, межзвездного газа и пыли. Вместо этого в ранних галактиках царил настоящий хаос. В них бурлили турбулентные газовые потоки, поднимавшиеся вспышками новорожденных звезд и разрушительной активностью сверхмассивных черных дыр. Именно такую картину рисуют данные, собранные космическим телескопом «Джеймс Уэбб» (JWST).
Что увидел «Джеймс Уэбб»
В 2025 году астрономы из Кембриджского университета направили телескоп на 272 небольшие галактики, чтобы наблюдать за движением ионизированного водородного газа в каждой из них. Возраст этих космических объектов составлял от 800 миллионов до 1,5 миллиарда лет, а их свет шел к нам около 13 миллиардов лет, то есть почти всю историю Вселенной. Благодаря этому ученые смогли увидеть, какими были галактики вскоре после Большого взрыва.
В зрелых галактиках, подобных нашему Млечному Пути, ионизированный водород вращается в одном направлении вокруг центрального ядра, создавая аккуратные диски и спирали. Но на заре существования Вселенной все было иначе. Оказалось, что в ранних галактиках газ хаотично двигался во всех возможных направлениях, порождая мощные вихри.
Галактики на заре Вселенной
Изученные астрономами ранние галактики только начинали вращаться и обретать привычную дисковидную форму. Но прежде чем остыть и превратиться в полноценные дисковые галактики, им предстояло пройти через многочисленные фазы гравитационных возмущений. Все 272 космических объекта находились как бы на границе двух масштабных космических эпох: Космического Рассвета, когда во Вселенной зажглись первые звезды, и Космического Полудня — периода, когда темпы рождения новых светил достигли своего исторического пика. В исследуемых галактиках ученые заметили явные предвестники этого «полудня»: звездообразование шло там мощными неравномерными всплесками.
Новорожденные светила выбрасывали в окружающее космическое пространство сильное ультрафиолетовое излучение, а также состоящий из заряженных частиц звездный ветер. Все это приводило к тому, что в плотных облаках холодного газа и пыли, где рождаются звезды, образовывались турбулентные зоны.
Кроме того, в те времена Вселенная была гораздо моложе и компактнее, а значит, плотность межгалактического газа была значительно выше. Газовые облака с огромной скоростью врывались в пределы молодых галактик, сталкивались с их внутренним веществом и вызывали бури. А сверхмассивные черные дыры в центре галактик , в свою очередь, жадно поглощали этот газ и выбрасывали релятивистские струи плазмы, усиливая общую нестабильность.
Большинство ранних галактик были карликами по сравнению с Млечным Путем. Их масса колебалась в пределах от 0,1 до 10 миллиардов масс Солнца, тогда как масса нашей Галактики — 1,5 триллиона масс Солнца. Именно из-за своего малого размера ранние галактики были так уязвимы перед внешними факторами. Приток нового газа, вспышки сверхновых или черные дыры оказывали на них колоссальное воздействие.
Исключения из правил
Конечно, не обошлось без исключений. Исследователи отметили несколько аномалий — галактик, которые по стечению обстоятельств смогли «повзрослеть» раньше срока. Они обладали большими размерами, что, вероятно, дало им некую устойчивость к внешним и внутренним возмущениям. Но такие случаи только подтверждают общее правило. Основная масса объектов, которые наблюдали астрономы, все еще пребывала в своей «беспокойной» фазе.
Некоторые из этих аномалий уже были известны в научной среде, но тогда не было никакой уверенности, что нестабильность является для ранних галактик типичной чертой. Современные вычислительные модели предсказывали, что древние галактики имели неупорядоченную, «комковатую» структуру. Теперь же данные телескопа «Джеймс Уэбб» подтвердили эти теоретические построения, подарив ученым уверенность в правильности их гипотез о строении материи в первые эпохи существования Вселенной [1].
И тем не менее, не все астрономы согласны с такой точкой зрения. Некоторые из них считают, что уже первобытные галактики возрастом 400 — 900 миллионов лет были достаточно упорядоченными и имели четкую структуру. Они даже приводят в подтверждение своих слов новые снимки «Джеймса Уэбба», зафиксировавшего ранние галактики сфероидной формы. В этих космических объектах, как выяснили ученые, в течение первого миллиарда лет существования Вселенной был сформирован структурный порядок, характерный для «более современных» галактик. Все это говорит о том, что в истории древнейших галактик еще рано ставить точку, а значит нас ожидает еще множество интересных открытий [2].
Из самого последнего — оказалось, что внутри Млечного пути находится еще одна галактика, проглоченная нашей. Благодаря открытию астрономы отодвинули историю формирования нашей галактики на 1,8 миллиарда лет назад [3].
По материалам www.space.com.
