Джеймс Уэбб наблюдает самые старые галактики, известные на сегодняшний день, и они не соответствуют предсказаниям.

Недавние наблюдения космического телескопа "Джеймс Уэбб" открывают новые аспекты примитивных галактик. Эти галактики, химический состав которых не очень богат, по-видимому, отклоняются от теоретических представлений о взаимосвязи между звёздной массой, звёздообразованием и химическим составом. Новые данные свидетельствуют о постоянном притоке нового газа, разбавляющего тяжёлые элементы и формирующего уникальный химический состав.

Космический телескоп Джеймса Уэбба позволяет нам наблюдать LEDA 2046648 (самую большую галактику в центре), какой она выглядела чуть более миллиарда лет назад, а также другие, ещё более далёкие галактики.

Современные наблюдения показывают, что галактики в течение последних 12 млрд. лет, или 5/6 возраста Вселенной, живут в состоянии равновесия. По-видимому, существует фундаментальная зависимость между количеством образовавшихся звёзд и количеством образовавшихся тяжёлых элементов. Речь идёт об элементах, более тяжёлых, чем водород и гелий.

Эта связь логична, поскольку изначально Вселенная состояла только из самых лёгких элементов. Все более тяжёлые элементы, такие как углерод, кислород и железо, были созданы звёздами позже. Поэтому самые первые галактики должны были быть "не загрязнены" тяжёлыми, менее массивными элементами. Но до недавнего времени не было возможности заглянуть так далеко в прошлое. Джеймс Уэбб изменил ситуацию.

Наблюдения за галактиками, образовавшимися вскоре после Большого взрыва, проведённые под руководством Каспера Эльма Хайнца из Центра "Космический рассвет", выявили неожиданные физические и химические свойства. Возможно, учёным придётся пересмотреть существующие модели формирования и эволюции галактик. Работа группы, создавшей эти открытия, опубликована в журнале Nature Astronomy.

Удивительно молодые галактики.

Обычно чем массивнее галактика, тем тяжелее элементы. Однако последние наблюдения, похоже, ставят эту взаимосвязь под сомнение. Каспер Эльм Хайнц поясняет в пресс-релизе: "Проанализировав свет от 16 ранних галактик, мы обнаружили, что они содержат гораздо меньше тяжёлых элементов, чем можно было бы ожидать, исходя из их звёздных масс и количества новых звёзд, которые они произвели".

Наиболее поразительное открытие касается уменьшения производства тяжёлых элементов в древних галактиках, что резко противоречит прогнозам, основанным на наших знаниях о галактиках, образовавшихся позднее. В этих галактиках содержится в среднем в четыре раза меньше тяжёлых элементов, чем в более старой Вселенной.

Нарушение космических правил.

Эти результаты резко контрастируют с существующей моделью, согласно которой галактики на протяжении всей истории Вселенной развиваются в равновесном состоянии. Клаудия Лагос, доцент Университета Западной Австралии, говорит: "Казалось, что галактики следуют набору правил — но, что удивительно, эти космические правила, похоже, были резко переписаны в период становления Вселенной".

Лагос объясняет, что эта сингулярность обусловлена непрерывным поступлением нового газа из космического окружения. Этот постоянный приток нового газа в галактики разбавляет присутствующие в них тяжёлые элементы, что приводит к снижению их концентрации по сравнению с тем, что наблюдается в более зрелых галактиках.

Такое разбавление тяжёлых элементов имеет решающее значение для понимания природы и эволюции примитивных галактик. Тяжёлые элементы играют ключевую роль в формировании звёзд и структуры галактик, и их пониженное содержание позволяет предположить, что процессы формирования и эволюции этих древних галактик протекали по-разному.

Не такие уж и неточные теории?

Хотя примитивные галактики, казалось бы, не соответствуют современным правилам космологии, это было отчасти ожидаемо. Существующие теоретические модели формирования галактик, разработанные с помощью современных компьютерных симуляторов, уже предполагали подобные результаты. Однако впервые удалось наблюдать это непосредственно.

Этот график показывает наблюдаемые галактики на "диаграмме звёздных масс": чем правее галактика, тем она массивнее, а чем дальше, тем больше тяжёлых элементов в ней содержится. Серыми значками обозначены галактики в современной Вселенной, а красными — новые наблюдения первых галактик. Они явно содержат гораздо более лёгкие элементы, чем более поздние галактики, но в целом соответствуют теоретическим предсказаниям, обозначенным синей полосой.

По мнению исследователей, все объясняется тем, что мы наблюдаем галактики, находящиеся в процессе формирования. Гравитация собрала вместе первые скопления газа, в которых начали формироваться звезды. Если бы галактики развивались изолированно, то тяжёлые элементы быстро накапливались бы в результате звёздной активности.

Однако в это время между галактиками присутствовали огромные запасы чистого, свежего газа, текущего к ним быстрее, чем могли компенсировать звезды. Это наблюдение предлагает нам новое видение начальных фаз галактического генезиса, раскрывая более глубокую связь с межгалактическим газом, чем предполагалось ранее.

Иллюстрация формирования галактики: диффузный газ из межгалактического пространства падает к центру, вызывая образование звёзд и становясь частью вращающегося диска галактики. Когда звезды умирают, они отправляют свой газ обратно в галактику (и межгалактическое пространство), обогащённый тяжёлыми элементами.

Каспер Эльм Хайнц заключает: "Полученный результат позволяет нам впервые взглянуть на ранние стадии формирования галактик, которые, по-видимому, более тесно связаны с газом между галактиками, чем мы думали. Это одно из первых наблюдений Джеймса Уэбба по данной тематике. Мы ещё ждём, что нам скажут более крупные и полные наблюдения, которые ведутся в настоящее время".

Источник: https://new-science.ru/telesko...

В.К. Короче говоря, вы уж извините, резюмируя всю эту довольно мутную словесную хрень о тяжёлых и лёгких элементах и звёздообразовании в галактиках, если я верно понял перевод (ссылка на оригинал не даётся), можно сказать, чем дальше, но не глубже, проникаем мы, при помощи более современного оборудования, во Вселенную, приближаясь к той самой точке, из которой якобы и возникла Вселенная, тем больше с удивлением обнаруживаем наличие хорошо развитых, как их именуют, сверхразвитых галактик, которых там не должно быть, но в которых, как оказывается, идут процессы активного звёздообразования, а в них количество лёгких элементов гораздо больше, чем в аналогичных галактиках, находящихся ближе к нам. И, как предполагается, в этом нет ничего удивительного, поскольку в те времена, межгалактическая среда была заполнена лёгким газом.

Однако, некоторые другие наблюдения, проведённые другими научными группами, указывают на то, что в те времена межгалактическая среда была более прозрачна для излучения, чем среда нашего непосредственного окружения.

Новое «Глубокое поле» Уэбба показывает, как галактики изменили Вселенную.

В течение первого миллиарда лет или около того Вселенная была непрозрачной. Звездный свет поглощался нейтральным водородом, существовавшим в межгалактическом пространстве.

Но свет самых массивных звёзд вырывал электроны из атомов водорода, делая Вселенную прозрачной. Это известно как эпоха реионизации. Пузыри прозрачного горячего газа образовались вокруг галактик, прежде чем они расширились настолько, что слились со своими соседями. И этот процесс был замечен телескопом Джеймс Уэбб (JWST).

В глубоком поле Уэбба насчитывается более 20 000 галактик. Этот снимок космического телескопа Джеймса Уэбба запечатлел область космоса, которая находится между созвездиями Рыб и Андромеды. © NASA, ESA, CSA, Simon Lilly (ETH Zurich), Daichi Kashino (Nagoya University), Jorryt Matthee (ETH Zurich), Christina Eilers (MIT), Rob Simcoe (MIT), Rongmon Bordoloi (NCSU), Ruari Mackenzie (ETH Zurich).

Работа является частью программы «Галактики с эмиссионными линиями» и «Межгалактический газ в эпоху реионизации» (EIGER). В результате было получено потрясающее глубокопольное изображение Вселенной, включающее около 20 000 галактик.

Среди них есть объекты, свет от которых начал свое путешествие, когда Вселенной было всего 900 миллионов лет, прямо в середине Эпохи Реионизации. И благодаря JWST астрономы нашли множество таких объектов.

«Мы рассчитывали идентифицировать несколько десятков галактик, существовавших в эпоху реионизации, но легко смогли выбрать 117 галактик», — сказал Даичи Кашино из Университета Нагоя в Японии.

Quasar J0100+2802 (изображение NIRCam). Квазар настолько яркий, что действует как фонарик, освещая газ между ним и телескопом.

Благодаря JWST команда астрономов увидела прозрачные области вокруг галактик, а также измерила, насколько большими были эти структуры в то время, доказав, что эти галактики изменяли раннюю Вселенную. В основе наблюдений лежит квазар в центре изображения.

Квазары, или квазизвёздные объекты, немного похожи на звезды. На фотографиях Уэбба видны объекты с шестью лучами, которые являются артефактом оптики телескопа, когда дело доходит до звёзд переднего плана. Но в отличие от других сине-белых объектов (настоящих звёзд), квазар — розовый, в центре изображения и на огромном расстоянии от нас.

Квазары — активные ядра галактик, центральная сверхмассивная чёрная дыра которых поглощает материал с невероятной скоростью. Они настолько яркие, что их можно использовать как «фонарик» для измерения газа между нами и всеми этими далёкими галактиками. Это позволяет команде астрономов изучать влияние галактик на водород, который их окружает.

«Освещая газ вдоль нашего луча зрения, квазар даёт нам обширную информацию о составе и состоянии газа», — объясняют учёные.

Шесть очень далёких галактик, демонстрирующих сложные, невиданные ранее структуры.

JWST сделал чрезвычайно подробные изображения галактик в ближнем инфракрасном диапазоне, которые существовали, когда Вселенной было всего 900 миллионов лет, включая невиданные ранее структуры.

Работа является прямым свидетельством роли галактик и их звёзд в реионизации Вселенной. Но это ещё не всё. Наблюдения показывают беспрецедентные детали в этих далёких галактиках. Они, как правило, более плотные, вытянутые, и в них образуется много новых звёзд.

У команды EIGER есть ещё пять полей для изучения, каждое из которых сосредоточено вокруг центрального квазара. Так что стоит ожидать больше невероятных изображений, больше информации об эпохе реионизации, больше подробностей о молодых галактиках и, какое-то объяснение роста квазаров.

J0100+2802, тот, что на изображении выше, питается от сверхмассивной чёрной дыры, масса которой в 10 миллиардов раз превышает массу Солнца. Это самая массивная чёрная дыра из известных в ранней Вселенной, и вопрос о её росте остаётся открытым.

«Мы до сих пор не можем объяснить, как квазары смогли стать такими большими на столь раннем этапе истории Вселенной», — говорят учёные. «Это ещё одна головоломка, которую нужно решить».

Источник: https://ab-news.ru/novoe-glubo...

В.К. Складывается впечатление, что специалисты, работающие в одной и той же области изучения Вселенной, но разных научных коллективов, мало знакомы с работами других. Единственно, в чём они солидарны, так это в том, что всё началось с большого взрыва 13-14 миллиардов лет назад.

Кроме того, мы можем видеть по снимкам, приведённым в предложенном материале, что некоторые объекты, отстоящие от нас и по времени, и в пространстве так далеко, имеют сложную двойную, а то и более сложную структуру, что, на мой взгляд, как-раз и свидетельствует о том, что яркость их определена этим взаимодействиями, - тем, о чём я писал ранее как об образовании и эволюции галактик.

Однако оказывается, что и в определении возрасти Вселенной, не всё так гладко, как хотелось бы некоторым.

Новое исследование оценивает возраст Вселенной в 26,7 млрд. лет — почти вдвое больше, чем считалось ранее.

Согласно новому исследованию, которое бросает вызов господствующей космологической модели и проливает новый свет на так называемую «невозможную проблему ранней галактики», наша Вселенная может быть вдвое старше текущих оценок.

«Наша недавно разработанная модель растягивает время формирования галактики на несколько миллиардов лет, делая возраст Вселенной равным 26,7 миллиарда лет, а не 13,7, как предполагалось ранее», — говорит автор исследования Раджендра Гупта, профессор физики факультета естественных наук Университета Оттавы.

В течение многих лет астрономы и физики рассчитывали возраст нашей Вселенной, измеряя время, прошедшее с момента Большого взрыва, и изучая самые старые звезды на основе красного смещения света, исходящего от далёких галактик.

Таким образом, в 2021 году, благодаря новым методам и достижениям в области технологий, возраст нашей Вселенной был оценён в 13,797 миллиарда лет с использованием модели соответствия Lambda-CDM.

Тем не менее, многие учёные были озадачены существованием звёзд, которые кажутся старше предполагаемого возраста нашей Вселенной, а также открытием ранних галактик на продвинутом этапе эволюции, которое стало возможным благодаря космическому телескопу Джеймс Уэбб.

Эти галактики, существующие всего через 300 миллионов лет или около того после Большого Взрыва, по-видимому, имеют уровень зрелости и массы, обычно ассоциируемый с миллиардами лет космической эволюции. Кроме того, они удивительно малы по размеру, добавляя ещё одну загадку.

«Теория усталого света» (или старение света) Фрица Цвикки предполагает, что красное смещение света от далёких галактик связано с постепенной потерей энергии фотонами на огромных космических расстояниях.

Однако было замечено, что это противоречит наблюдениям. Тем не менее, учёные в новом исследовании обнаружили, что, «позволив этой теории сосуществовать с расширяющейся Вселенной, становится возможным переосмыслить красное смещение как гибридное явление, а не просто как следствие расширения».

В дополнение к теории усталого света, учёные вводят идею эволюционирующих «констант связи», как предположил Поль Дирак. Константы связи — это фундаментальные физические константы, управляющие взаимодействием между частицами.

Согласно Дираку, эти константы могли меняться со временем. Если позволить им развиваться, то временные рамки формирования ранних галактик, наблюдаемых телескопом Джеймс Уэбб на больших красных смещениях, могут быть увеличены с нескольких сотен миллионов лет до нескольких миллиардов лет. Это обеспечивает более вероятное объяснение продвинутого уровня развития и массы, наблюдаемых в этих древних галактиках.

Более того, учёные предположили, что традиционная интерпретация «космологической постоянной», представляющей тёмную энергию, ответственную за ускоряющееся расширение Вселенной, нуждается в пересмотре.

Вместо этого они предлагают константу, которая объясняет эволюцию констант связи. Эта модификация космологической модели помогает решить загадку малых размеров галактик, наблюдаемых в ранней Вселенной, что позволяет проводить более точные наблюдения.

Работа опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Источник: https://ab-news.ru/novyj-vozra...

В.К. Ну хорошо, передвинули возраст образования Вселенной, увеличив его в два раза, оставаясь в плену всё той же парадигмы большого взрыва. А что дальше?

А ведь совершенно очевидно, на мой взгляд, что мы смешиваем в одну кучу различные области Вселенной, которые как-раз и указывают на процессы постоянного перераспределения вещества и энергии различных областей, на что указывает и крупномасштабная структура Вселенной. И объясняются все эти процессы, без привлечения тёмной энергии и тёмной материи, а также большого взрыва, довольно просто по той схеме, которую я предлагал ранее как процессы рождения и эволюции галактик.

А если уже говорить о "тёмной" энергии, но не материи и уже в кавычках, так она действительно существует но как проявление Сути Бытия, но не того, которое определяет сознание, а как проявления Сущего. Но это уже несколько другая тема, которую, кстати будет сказать, я тоже предлагал ранее.