Астрономы: телескоп «Джеймс Уэбб» способен увидеть «рассвет» Вселенной

Астрономы измерили яркость шести самых отдалённых галактик и предположили, что самые первые из них могли появиться уже через 250—350 миллионов лет после Большого взрыва. Исследователи считают, что чувствительности телескопа «Джеймс Уэбб» будет достаточно для наблюдения за этим ранним звездообразованием. Это поможет установить время начала «космического рассвета».  Согласно общепринятой космологической модели, вселенная появилась 13,8 миллиардов лет назад в результате Большого Взрыва. Период с зарождения Вселенной до появления первых звёзд астрофизики называют «тёмными веками». Исследователи точно не знают, сколько длился этот период. В 2018 году астрономы предположили, что Вселенная «зажглась» спустя 180 миллионов лет после своего рождения, но фактических подтверждений этому не существует. Вопрос о времени окончания «тёмных веков» и начале «космического рассвета» всё ещё остаётся одним из главных вопросов космологии. Чтобы ответить на него, международная команда исследователей под руководством Кембриджского университета собрала и изучила изображения шести самых отдалённых от Земли галактик, полученных на космические телескопы «Хаббл» и «Спитцер». Также в массив данных исследователи включили спектроскопические измерения света этих галактик, собранные при помощи чилийского телескопа ALMA, «Чрезвычайно большого телескопа» и обсерваторий «Кека» и «Джемини». 

Анализ собранных данных показал, что изученные галактики находятся на моменте, когда Вселенной было около 550 миллионов лет. Возраст самих галактик на момент наблюдения колеблется в пределах 200—300 миллионов лет. Исходя из полученных данных, астрономы предположили, что «космический рассвет» произошёл примерно 250—350 миллионов лет после Большого взрыва.

Оценка возраста галактик основывалась на определении количества водорода в их составе. Концентрация водорода растёт вместе с возрастом галактики, но снижается, когда она достигает возраста в миллиард лет. Этот процесс напрямую связан с рождением и смертью звёзд, являющихся основным источником водорода.

Исследователи отметили, что светимость ранних галактик достаточно высока, чтобы их смог обнаружить телескоп «Джеймс Уэбб». Это может быть связано со звёздами населения III — первой предполагаемой группой звёзд во Вселенной. Она отличается от современных звёзд не только составом, но и огромными размерами и яркостью. Звёзды населения III не дожили до наших дней, но, по предположению астрофизиков, входили в состав первых галактик и могут обеспечивать их невероятную яркость.

В своём исследовании авторы отмечают, что их выборка слишком мала для однозначных заявлений. Исследователи возлагают очень большие на телескоп «Джеймс Уэбб» и считают, что он способен увидеть космический рассвет и предполагаемые звёзды населения III.

В мае инженеры НАСА завершили последние тесты телескопа «Джеймс Уэбб» и готовят его к запуску со стартового комплекса Arianespace ELA-3 в Куру, который должен произойти в середине ноября этого года. В это время специалисты всё ещё пытаются починить тридцатилетний «Хаббл». 13 июня, предположительно из-за неисправности в блоке памяти компьютерной системы NSSC-1, телескоп прекратил сбор данных и перешёл в безопасный режим.

Ученым удалось выяснить, что было до Большого взрыва

"В мире нет ничего южнее Южного полюса - так же и до большого взрыва не было ничего", - об этом незадолго до смерти заявил Стивен Хоккинг в интервью с Нилом де Грасс Тайсоном сравнивая пространственно-временные измерения Большого взрыва с Южным полюсом. Однако, команда физиков предложила новую теорию того, как был устроен мир до Большого взрыва. По их мнению, наша Вселенная соединяется со своей зеркальной копией, где время идет задом наперед. Передает Волна. Некоторые физики утверждают, что существует нечто большее, чем пресловутый Большой взрыв. Другие предполагают, что "по ту сторону" этого события находится зеркальный Вселенная, где время движется в обратную сторону. Третьи высказываются в пользу гипотезы Вселенной "восстанавливается". Используя несколько иной подход, физики Тим А. Кословскы, ​​Флавио Меркато и Дэвид Слоан придумали совершенно новую модель.

Суть такова: в свое время физики обнаружили множество античастиц - антинейтрино, антипротонов, антигелий и так далее. Они задались закономерным вопросом: что было бы, если бы Вселенная состояла из части из антивещества? Как выглядел бы мир, звезды, планеты, живые существа?

Если просто подменить материю антиматерией в уравнениях, то никакого внятного результата не будет (хотя бы потому, что эти уравнения были созданы в рамках привычного нам Вселенной). Поэтому был разработан концепт "зеркального" мира, где все частицы будут вести себя как зеркальные копии самих себя. Полная инверсия.

В 1964 году Джеймс Кронин и Вэл Фитч даже получили Нобелевскую премию за эксперимент, доказывающий, что в таких условиях законы Вселенной работать не будут.

Как поведет себя в в таком случае время - тоже непонятно. Новая же модель не опровергает теорию относительности. Ее основа - так называемая "точка Януса", или янус-поинт. Она была названа в честь римского двуликого бога. Трудно сказать, что она представляет собой (и существует) физическом смысле.

Однако физики предположили, что при перемотке времени назад Вселенная сначала сольется в двухмерный "блин", а затем снова разворачивается в трехмерную структуру - только зеркально отраженную.

Почему это важно? С развитием прикладного использования физики и в частности квантовых технологий ученым необходимы модели, которые, например, могли бы достоверно объяснить такое явление, как сингулярность. Точка Януса также хорошая тем, что с ее помощью можно понять, откуда в нашей Вселенной берется антивещество и спрогнозировать ее дальнейшую динамику.

Звездообразование в далеких скоплениях галактик

Первые звезды появились примерно спустя сто миллионов лет после Большого взрыва, и с тех пор во Вселенной продолжали зажигаться все новые и новые звезды. Максимум звездообразования был достигнут спустя примерно три миллиарда лет после Большого взрыва, когда скорость образования новых звезд превышала текущую скорость образования новых звезд во Вселенной примерно в десять раз. О причинах такого феноменального ускорения звездообразования и особенностях протекания звездообразовательных процессов в этот период истории Вселенной рассуждают исследователи в новой работе.

Галактическое окружение оказывает большое влияние на скорость звездообразования. Исследования локальной Вселенной демонстрируют, например, что в областях пространства с высокой плотностью материи, таких как скопление галактик, скорость звездообразования снижена, что объясняется выталкиванием нейтрального газа – «сырья» для новых звезд – в межгалактическое пространство за счет многочисленных взаимодействий между галактиками. В далекой Вселенной, однако, картина выглядит сложнее – в ряде исследований было показано, что в галактиках, входящих в состав далеких галактических скоплений, скорость звездообразования может быть выше, чем в одиночных галактиках со схожими характеристиками.

В новой работе исследователи из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США, во главе с Мэттом Эшби смогли продемонстрировать, что в очень плотных галактических скоплениях ранней Вселенной скорость звездообразования не снижена, а, напротив, значительно повышена и составляет до нескольких тысяч новых звезд в год сверх обычного для таких галактик уровня скорости звездообразования. Также в ходе исследования ученые открыли, что скорость звездообразования повышена у внешней части скопления галактик в полосе шириной порядка 15 миллионов световых лет. Эти открытия были сделаны при помощи инфракрасных космических телескопов «Гершель» и «Планк» ЕКА.