Космосът не се развива по начина, по който астрономите са си представяли. Когато космическият телескоп "Джеймс Уеб" (JWST) започна да наднича назад във времето, в дълбините на Вселената, учените очакваха, че ще открие бледи, зараждащи се галактики - слаби сигнали от най-ранните моменти на космическата история.
Но вместо мъгливи проблясъци на бавно сглобяващи се примитивни галактики, JWST поднесе изумителна изненада: древни галактики, които са големи, ярки и напълно оформени. Това откритие сега поставя под въпрос една от най-широко разпространените теории в астрофизиката - тази, която разчита на невидима тъмна материя, за да обясни как галактиките са се появили за първи път в младата Вселена.
Смело оспорване на тъмната материя
Неотдавнашните открития, публикувани от екип от Университета "Кейс Уестърн Резерв" в The Astrophysical Journal, поставят под съмнение традиционния модел на формиране на галактиките, наречен Ламбда студена тъмна материя (λ-CDM). Този модел е в основата на космологията от десетилетия. Той предполага, че гравитационното привличане на тъмната материя е позволило на ранните звезди и галактики да се сглобят от гладката първична супа обикновена материя.
"Това, което теорията за тъмната материя предвиждаше, не е това, което виждаме", отбелязва Стейси Макгейв (Stacy McGaugh), астрофизик и професор в Университета "Кейс Уестърн Резерв". Макгейв, дългогодишен скептик на хипотезата за тъмната материя.
Той смята, че последните данни могат да подкрепят една много по-малко популярна идея: че самата гравитация може да работи по различен начин в най-отдалечените части на пространството и времето.
Вместо тъмната материя да ръководи формирането на галактиките, Макгейв предлага теория, известна като модифицирана нютонова динамика или MOND. Според MOND галактиките биха могли да се образуват по-бързо при различна гравитационна рамка - такава, която изобщо не изисква съществуването на тъмна материя. Макгейв твърди, че данните от JWST се вписват по-успешно в тази теория, отколкото в установения модел.
JADES-GS-z14-0 е най-далечната спектроскопски потвърдена галактика, наблюдавана до момента. Кредит: NASA, ESA, CSA, STScI, B. Robertson (UC Santa Cruz), B. Johnson (CfA), S. Tacchella (Cambridge), P. Cargile (CfA)
Потвърждава ли се една прогноза отпреди четвърт век?
Теорията MOND е предложена за първи път през 1983 г. от израелския физик Мордехай Милгром, но така и не получава широка популярност. В края на 90-те години на ХХ в. Макгейв и колегите му прогнозират, че ако MOND е вярна, първите галактики във Вселената ще изглеждат големи и ярки в най-ранния си стадий. Сега, повече от 25 години по-късно, това предсказание изглежда съвпада с данните, получени от JWST.
"Астрономите измислиха тъмната материя, за да обяснят как се стига от много гладка ранна Вселена до големи галактики с много празно пространство между тях, които виждаме днес", обяснява Макгейв.
В модела на тъмната материя галактиките са се образували постепенно. Малко по малко малките структури се сливат, за да се превърнат в по-големи. По тази логика JWST би трябвало да забележи бледи следи от тези ранни градивни блокове. Но телескопът не открива това.
"Очакванията бяха, че всяка голяма галактика, която виждаме в близката Вселена, е започнала от тези малки парченца", коментира Макгейв. И все пак дори при по-високи червени отмествания - тоест по-дълбоко в миналото - JWST продължава да открива напълно оформени галактики, които не отговарят на очакванията, заложени в модела на тъмната материя.
Галактическият куп Персей е една от най-големите суперструктури във Вселената. Кредит: NASA's Goddard Space Flight Center/Stephen Walker
Според модела на MOND обаче галактиките са се образували в бърз взрив, като първоначално са се разширявали заедно с растежа на Вселената, за да се свият навътре под въздействието на модифицирана гравитационна сила. Неотдавнашното изследване подкрепя това тълкуване на Макгейв в съавторство с учени от Астрофизическата обсерватория INAF и от Университета в Орегон, .
"Големите и ярки структури, наблюдавани от JWST много рано във Вселената, бяха предсказани от MOND преди повече от четвърт век", подчертава Макгейв.
Какво следва за познанията ни за Вселената?
Последиците от това изследване са дълбоки. Ако MOND продължи да се съгласува с данните от наблюденията, това може да промени разбирането ни за фундаменталната физика. Въпреки това Макгейв остава предпазлив. "Намирането на теория, съвместима както с MOND, така и с Общата теория на относителността, все още е голямо предизвикателство", отбелязва той.
Всъщност именно това прави съвременната космология толкова предизвикателна. Стандартният модел може да не може да обясни дадено наблюдение, затова учените се обръщат към друг модел. Те откриват, че този модел напълно съответства на аномалното наблюдение, само за да открият, че той се проваля в други случаи. Така че пълният модел на функционирането на Вселената все още е много далече от целта.
Откритията на JWST идват в момент, когато космологията вече се сблъсква със загадки като тъмната енергия и бързото разширяване на Вселената. С получаването на повече данни от телескопа учените може да се окажат принудени да преоценят не само начина, по който се формират галактиките, но и самата природа на гравитацията и силите, които са оформили нашата Вселена. По какъв точно начин, предстои да разберем.
Засега астрономите имат повече въпроси, отколкото отговори, докато се опитват да разберат как най-старите галактики в космоса са започнали да блестят толкова ярко.
Справка: Accelerated Structure Formation: The Early Emergence of Massive Galaxies and Clusters of Galaxies; Stacy S. McGaugh, James M. Schombert, Federico Lelli and Jay Franck; Published 2024 November 12; The Astrophysical Journal, Volume 976, Number 1; DOI: 10.3847/1538-4357/ad834d
Източник: Astronomers Shocked as JWST Uncovers Massive Galaxies That Challenge Gravity Theory. Is Dark Matter Theory Wrong?, ZMEScience
Още по темата
Космос
"Касини" нанесе смъртоносен удар на MOND, алтернативната теория за гравитацията
Физика
Преосмислянето на пространство-времето може да позволи да премахнем тъмната материя
Физика
Нова теория на MOND, която не изисква тъмна материя и отчита космическия микровълнов фон
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари