Niedługo po tym, jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba rozpoczął działalność naukową, astronomowie ogłosili, że we wczesnym Wszechświecie odkryli galaktyki, które były większe, jaśniejsze i pełne gwiazd jak na swój wiek. Choć nagłówki gazet na całym świecie twierdzą, że galaktyki te „łamią” nasze rozumienie Wielkiego Wybuchu, prawda jest bardziej złożona – i bardziej interesująca.
Teoria Wielkiego Wybuchu to nasz ogólny obraz historii wszechświata, począwszy od jego głębokiej przeszłości, kiedy wszechświat był mniejszy, gorętszy i gęstszy niż obecnie. Model ten, opracowany początkowo na początku XX wieku, przeszedł szereg testów obserwacyjnych i niezwykle dobrze wyjaśnia różnorodne obserwacje kosmologiczne, w tym przesunięcie ku czerwieni światła z odległych galaktyk i pojawienie się promieniowania resztkowego jako promieniowania tła , obfitość lekkich pierwiastków oraz ewolucję galaktyk i większych struktur.
Chociaż teoria Wielkiego Wybuchu nie może z całą pewnością powiedzieć, które galaktyki gdzie się pojawią, może mówić o prawdopodobieństwie. Na przykład kosmolodzy mogą z grubsza określić, ile małych galaktyk, ile średnich i ile dużych galaktyk powinno pojawić się w danym rozmiarze w danym wieku we wszechświecie. Jednak przed powstaniem Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba nie mieliśmy bezpośredniego dostępu do wczesnych stadiów ewolucji galaktyk – czyli czegoś, do czego teleskop został specjalnie zaprojektowany.
W 2022 roku astronomowie ogłosili, że odkryli bardzo odległe i dziwnie duże galaktyki. Zmierzyli przesunięcie ku czerwieni Galaktyk jest ponad 16, co oznacza, że są to galaktyki Istniały dopiero 200 do 250 milionów lat po Wielkim WybuchuJednakże był ogromny i wydawał się w pełni uformowany, z ramionami spiralnymi i całą resztą.
Powiązany: Nie, teoria Wielkiego Wybuchu nie jest „zepsuta”. Oto skąd to wiemy.
Galaktyki te wydawały się bardzo odległe od przewidywań teorii Wielkiego Wybuchu; To było jak znalezienie nastolatków w klasie w przedszkolu. Co się więc dzieje?
Zakrzywiona kosmologia
W gazetach pojawiły się odważne nagłówki ogłaszające śmierć teorii Wielkiego Wybuchu. Jednak w tych historiach pominięto istotny szczegół: astronomowie oszacowali przesunięcia ku czerwieni tych galaktyk za pomocą techniki zwanej fotometrią, która jest wysoce niepewna. Pełna ocena zdolności tych galaktyk do „przełamywania” kosmologii musi poczekać do czasu, aż możliwe będzie dokonanie dokładniejszego pomiaru ich przesunięcia ku czerwieni, a tym samym ich wieku.
Kiedy kilka miesięcy później wykonano te bardziej precyzyjne pomiary, galaktyki te przestały być rekordowymi galaktykami i stały się zwykłymi galaktykami. Na przykład przesunięcie ku czerwieni jednej galaktyki zostało zmodyfikowane z ponad 16 do zaledwie 4,9, przesuwając jej wiek z 240 milionów lat po Wielkim Wybuchu do ponad miliarda lat. To więcej niż wystarczająco czasu, aby zwykła teoria Wielkiego Wybuchu wyjaśniła ich rozmiary i kształty.
Ale oprócz tych mniej ekscytujących poprawek, pojawiły się pewne potwierdzone przesunięcia ku czerwieni dla innych galaktyk, w tym JADES-GS-z14-0, najodleglejszej obecnie znanej galaktyki, której przesunięcie ku czerwieni wynosi 14,32. Galaktyka ta żyła i miała się dobrze, gdy Wszechświat miał zaledwie 290 milionów lat.
Astronomowie przewidzieli istnienie galaktyk 290 milionów lat po Wielkim Wybuchu; Dlatego zbudowali Teleskop Jamesa Webba. Jako galaktyka Gadis-GS-Z14-0 jest zdecydowanie małych rozmiarów – ma zaledwie 1600 lat świetlnych średnicy w porównaniu ze średnicą Drogi Mlecznej wynoszącą 100 000 lat świetlnych. Co jednak ciekawe, galaktyka jest dość jasna i pełna gwiazd – nie na tyle, aby od razu złamać kosmologię, ale na tyle, aby postawić pewne pytania dotyczące pochodzenia i ewolucji pierwszych galaktyk, które pojawiły się we wszechświecie.
Budowanie kosmologii
Jest bardzo możliwe, że teoria Wielkiego Wybuchu jest błędna; Naukowcy muszą zachować dyscyplinę umysłową, aby uznać tę możliwość. Jednak przy tak ogromnej liczbie dowodów potwierdzających tę teorię jest mało prawdopodobne, aby teoria Wielkiego Wybuchu mogła zostać obalona jedną obserwacją. Warto powtórzyć, że Teleskop Jamesa Webba robi dokładnie to, do czego go zaprojektowaliśmy i zbudowaliśmy: odpowiada na niektóre z pozostałych kluczowych pytań dotyczących pojawienia się pierwszych gwiazd i galaktyk.
Jest całkiem możliwe, że kosmolodzy potrafią wyjaśnić wygląd galaktyk takich jak JADES-GS-z14-0 w kontekście Wielkiego Wybuchu bez konieczności dokonywania jakichkolwiek większych modyfikacji. Na przykład, czarne dziury Galaktyki te mogły pojawić się przed nami, a ich niezwykle silna grawitacja mogła dać początek jasnym eksplozjom gwiazdotwórczym. Albo może Supernowa Sprzężenie zwrotne i inne mechanizmy spowodowały, że pierwsze galaktyki były bogatsze w gwiazdy niż dzisiejsze galaktyki, przez co te wczesne galaktyki wydawały się wspaniałe pomimo ich niewielkich rozmiarów.
Nasze początkowe obserwacje mogą skupiać się na tych małych, ale jasnych galaktykach, a dodatkowe kampanie mogą ujawnić większe gromady bardziej przyziemnych galaktyk, zmniejszając w ten sposób konflikt z modelami powstawania galaktyk.
Wreszcie, być może będziemy musieli dodać do wszechświata kilka nowych składników, takich jak umożliwienie ewolucji ciemnej energii w czasie, aby wytworzyć tego typu galaktyki w tak wczesnym okresie.
Jest to interesujące samo w sobie i nie wymaga obalenia teorii Wielkiego Wybuchu, jaką znamy. We wszechświecie jest wystarczająco dużo tajemnic i ukrytych zakątków, że astronomowie przez całą noc zastanawiają się nad możliwościami, a rano kontynuują pracę nad ich rozwiązaniem.
More Stories
Kiedy astronauci wystartują?
Podróż miliardera w kosmos jest „ryzykowna”
Identyczne ślady dinozaurów odkryto na dwóch kontynentach