Тези масивни галактики са по-масивни, отколкото позволява нашият космологичен модел

Ваня Милева Последна промяна на 22 май 2023 в 00:01 11732 0

Първото изображение, направено от космическия телескоп Джеймс Уеб, включващо галактическия куп SMACS 0723.

Кредит NASA, ESA, CSA, and STScI

Първото изображение, направено от космическия телескоп Джеймс Уеб, включващо галактическия куп SMACS 0723.

Космическият телескоп "Джеймс Уеб" (JWST) е проектиран да изследва загадкитена Вселената. Сред тях не на последно място как са изглеждали първите галактики. Тези галактики са се образували по време на Епохата на рейонизация (известна още като „Космическа зора“), която е продължила от около 100 до 500 милиона години след Големия взрив. Като наблюдават тези галактики и ги сравняват с по-близките до нашето време, астрономите се надяват да проверят законите на физиката в най-големите мащаби и каква роля (ако има такава) са изиграли тъмната материя и тъмната енергия.

За съжаление, в началото на кампанията си, JWST открива галактики от този период, които са толкова масивни, че противоречат на нашето разбиране за това как се е формирала Вселената.

Стандартният модел на Големия взрив в космологията, който най-добре описва структурата и еволюцията на Вселената, е моделът LCDM, който представлява Вселена, задвижвана от разширяване чрез тъмна енергия (представена от Lambda в уравненията) и изпълнена със студена тъмна материя (CDM). Това е моделът, който досега е най-силно подкрепен от данните от наблюденията. Но изглежда, че едно от нещата, които LCDM предсказва, е, че ранните галактики би трябвало да са малки и неправилни, а чрез сблъсъци да се изградят до по-големите галактики, които виждаме днес. Това предсказание идва от компютърните симулации на ранната Вселена.

Според най-новите резултати от Cosmic Dawn Center, тези галактики може да са дори по-масивни, отколкото се смяташе досега, което допълнително затруднява съгласуването на стандартния космологичен модел с данните от телескопа.

Документът, който описва техните открития, се появи в броя от 10 май на The Astronomical Journal.

Галактическият куп SMACS 0723 с петте галактики, избрани за по-внимателно изследване. Кредит: NASA/ESA/CSA/STScI/Giménez-Arteaga et al. (2023), Peter Laursen (Cosmic Dawn Center).

Сред първите изображения, споделени от JWST, бе спиращата дъха гледка на галактическия куп SMACS 0723 (т.нар. SMACS 0723 Deep Field), показана най-горе. Това изображение е получено от спектрографа на Webb's Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) и дава подробен поглед върху това как са се появили галактиките в този клъстер преди 4,6 милиарда години. Освен това изображението е изпълнено с гравитационни лещи, които позволяват на астрономите да разгледат по-добре по-отдалечени обекти, включително най-далечната галактика, виждана някога (GL-z13, сега известна като GLz-12) и няколко галактики, датирани от ранната Вселена.

Единственият проблем е, че "Джеймс Уеб" забелязва повече галактики, отколкото се очаква, а някои са по-масивни от това, което се смята за възможно.

Според модела LCDM просто не е имало достатъчно време след Големия взрив, за да се образуват толкова много галактики или да станат толкова масивни. Това води до появата на всякакви предположения, включително идеята, че моделът на Големия взрив е грешен, твърде съмнително твърдение, направено от поддръжниците на хипотезата за стационарното състояние. Въпреки че тези открития не разрушават свичните ни познания за космологията, те все пак изискваха обяснение.

За да изясни по-ранните наблюдения на "Джеймс Уеб", екип на анализира данните допълнително. В своята статия те разглеждат пет галактики в SMACS 0723 Deep Field с червени премествания (z) от 5 до 9, които ни изглеждат така, както биха изглеждали преди приблизително 12,7 до 13,2 милиарда години. Въз основа на своя анализ екипът предполага, че това, което виждаме на снимката, е ефект, който може да означава, че тези галактики са дори по-големи, отколкото изглеждат.

„Използвахме стандартната процедура за изчисляване на звездните маси от изображенията, направени от Джеймс Уеб, но пиксел по пиксел, вместо да разглеждаме цялата галактика. По принцип може да се очаква резултатите да бъдат едни и същи: да се сумира светлината от всички пиксели и да се определи общата звездна маса, или пък да се изчисли масата на всеки пиксел и да се съберат всички отделни звездни маси. Но не е така”, обяснява в прессъобщение на NBI д-р Клара Хименес Артеага (Clara Giménez Arteaga) от екипа на Cosmic Dawn Center.

Звездната маса на петте галактики, показваща масата, изведена с помощта на двата различни метода. Кредит: Giménez-Arteaga et al. (2023), Peter Laursen (Cosmic Dawn Center).

Обикновено астрономите изчисляват звездната маса на галактиките чрез измерване на количеството излъчена светлина, след което правят заключение за популацията, необходима за това количество. Въпреки това, след като разглеждат извадката от пет галактики по-отблизо, Артеага и нейният екип установяват, че ако галактиките се разглеждат като цяло, съставена от множество звездни групи (вместо една голяма маса), картината ще се промени драстично. Въз основа на този алтернативен метод те откриват, че изведените звездни маси на тези пет галактики биха били до десет пъти по-големи.

След това екипът сравнява масата на петте галактики, използвайки двата метода и установява, че стойностите винаги са били много по-високи, като ги анализират пиксел за пиксел (вместо подхода на изведената яркост). Що се отнася до причините за това, Артеага и нейният екип смятат, че това е свързано със състава на галактиките, който далеч не е един и същ:

„Звездните популации са смесица от малки и бледи звезди от една страна и ярки, масивни звезди от друга страна. Ако просто погледнем комбинираната светлина, ярките звезди ще се стремят напълно да засенчат слабите звезди, оставяйки ги незабелязани. Нашият анализ показва, че ярките звездообразуващи групи могат да доминират в общата светлина, но по-голямата част от масата се намира в по-малките звезди."

Правилната разделителна способност е много важна за точното оценяване на звездната маса, едно от основните свойства, чрез които астрономите характеризират галактиките. Въпреки че това е сравнително лесно за галактики, които са сравнително близо до Млечния път, това става трудно за по-отдалечени. Въпреки че ефектът, който са посочили Артеага и нейните колеги, е бил отбелязан и преди, той е бил само с галактиките, както се появяват в по-късните епохи на космическата история. Благодарение на превъзходната разделителна способност на "Джеймс Уеб", сега за първи се прилага в най-отдалечените галактики.

 Международен екип астрономи е използвал данни от космическия телескоп "Джеймс Уеб", за да докладва откритието на най-ранните галактики, потвърдени до момента. Кредит: NASA/ESA/CSA/STScI

За съжаление, дори "Джеймс Уеб" е ограничен, когато става въпрос за наблюдение на галактики, които са съществували преди около 13 милиарда години, когато Вселената е била едва на 1 милиард години. Следващата стъпка следователно ще бъде да се търсят сигнатури, които корелират с истинската маса на тези галактики, които не изискват изображения с висока разделителна способност.

„Други изследвания също са открили това несъответствие. Ако можем да определим колко често срещан и тежък е ефектът в по-ранни епохи и да го определим количествено, ще бъдем по-близо до извода за стабилни звездни маси на далечни галактики, което е едно от основните текущи предизвикателства при изучаването на галактики в ранната Вселена", обобщава Артеага.

Справка: 

Spatially Resolved Properties of Galaxies at 5 < z < 9 in the SMACS 0723 JWST ERO Field
Clara Giménez-Arteaga, Pascal A. Oesch, Gabriel B. Brammer, Francesco Valentino, Charlotte A. Mason, Andrea Weibel, Laia Barrufet, Seiji Fujimoto, Kasper E. Heintz, Erica J. Nelson
The Astrophysical Journal, Volume 948, Number 2 DOI 10.3847/1538-4357/acc5ea

Източник: Remember Those Impossibly Massive Galaxies? They May Be Even More Massive, Universe Today

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !