З раннім Всесвітом щось не так: нові спостереження за космосом суперечать теоріям

Епоха реіонізації в ранньому Всесвіті є ключовим періодом, коли перші зірки та галактики змінили структуру космосу. Сучасні теорії свідчать, що епоха реіонізації закінчилася приблизно через 1 млрд після Великого вибуху. Але дані космічного телескопа Вебб показують, що вона закінчилася через 550-650 млн років. І це велика проблема для розуміння раннього Всесвіту. Дослідження опубліковано в журналі в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, пише Phys.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Епоха реіонізації — що це?

У перші 380 000 років після Великого вибуху Всесвіт був наповнений гарячою плазмою з протонів і електронів. Після того, як Всесвіт охолонув, із протонів і електронів були створені атоми нейтрального водню. Приблизно через 100 млн років після Великого вибуху почали з'являтися перші зірки і галактики і таким чином почалася епоха повторної іонізації водню або епоха реіонізації.

Найперші зірки були величезними, і їхня маса була приблизно в 300 разів більшою, ніж у Сонця. Ці зірки випускали багато дуже сильного ультрафіолетового випромінювання. Воно проникало в атоми водню і розділяло їх на протони та електрони в процесі іонізації. Вважається, що приблизно через 1 млрд років після Великого вибуху, коли весь водень у Всесвіті був повторно іонізований, епоха реіонізації закінчилася.

Вчені кажуть, що перші зірки своїм випромінюванням створили загальну структуру перших галактик у Всесвіті, завдяки іонізації водню, з якого на 75% складається вся матерія.

Побачити безпосередньо процес повторної іонізації водню астрономи не можуть, а тому покладаються на моделі, які передбачають, коли він закінчився. Ці моделі були створені на основі вимірювань залишкового світла Великого вибуху або реліктового випромінювання, а також на вимірюваннях довжин хвиль світла, пов'язаних зі зміною у водні, відомих як ліс Лаймана-альфа.

Дані телескопа Вебб суперечать теоріям про ранній Всесвіт

Нові спостереження космічного телескопа Вебб за раннім Всесвітом показують, що епоха реіонізації закінчилася приблизно через 550-650 млн років після Великого вибуху, що суперечить існуючим теоріям. Телескоп виявив занадто багато, більше ніж припускали вчені, перших галактик, які випускають дуже сильне ультрафіолетове випромінювання. Таким чином цього світла було достатньо, щоб іонізувати Всесвіт самостійно. Але це дуже несподіване відкриття.

Але автори дослідження кажуть, що якби епоха реіонізації закінчилася на кілька сотень мільйонів раніше, ніж вважається, то і реліктове випромінювання, і ліс Лаймана-альфа мали б виглядати інакше. Тому виникає проблема.

Астрономи вважають, що найімовірніше реіонізація не закінчилася раніше, ніж передбачається. Вчені вважають, що в нинішніх моделях раннього Всесвіту просто відсутня деяка ключова інформація.

За словами астрономів, іноді іонізовані протони та електрони об'єднуються, щоб знову створити нейтральний атом водню в процесі відомому, як рекомбінація водню. Якщо такий процес відбувався частіше, ніж припускають моделі, то кількість ультрафіолетового світла, необхідного для реіонізації всього Всесвіту, була б більшою. Але для підтвердження цієї ідеї потрібні додаткові спостереження.

Як уже писав Фокус, у далекої планети виявлено унікальний супутник, як і у Юпітера. Досі астрономи ще не виявили жодного супутника у планет за межами Сонячної системи, тому це відкриття має величезне значення.

Також Фокус писав про те, що астрономи виявили в сусідній галактиці дивну поведінку масивних зірок. Протягом 2 млн років два рази зірки відлітали з одне зоряного скупчення з величезною швидкістю, щоб вибухнути надновими далеко від місця свого народження.