Вспышки образования звёзд: астрономы выяснили причину удивительной яркости молодых галактик

Галактики, обнаруженные телескопом Джеймса Уэбба (JWST) всего через 500 миллионов лет после Большого взрыва, оказались настолько яркими, что это вызывало массу вопросов, ответы на которые которые не могли бы найти теоретически. Такая яркость обычно связана с массивными галактиками, подобными Млечному Пути, но эти молодые галактики формируются намного быстрее, чем это предполагалось.

Это открытие подвергло сомнению представления физиков о процессе формирования галактик и даже стандартную модель космологии. Группа исследователей, применяющая суперкомпьютерное моделирование, предполагает, что галактики могут быть не такими массивными, как кажутся на первый взгляд, а просто являются необычайно яркими.

"Обычно галактика считается яркой, если она большая. Однако, поскольку эти галактики сформировались в ранние периоды Вселенной, прошло недостаточно времени с момента Большого взрыва, чтобы они достигли таких размеров. Следовательно встаёт вопрос том, как же они смогли собраться настолько быстро?" — сказал старший автор исследования, астрофизик Клод-Андре Фошера-Жигер.

Ученые не знают точно, когда начали сливаться первые скопления звезд с протогалактиками, которые мы видим сегодня. Однако, согласно предыдущим расчетам, этот процесс начал развиваться медленно в течение первых нескольких сотен миллионов лет после Большого взрыва. Текущие теории предполагают, что эти ранние протогалактики достигли зрелости через 1-2 миллиарда лет существования Вселенной, превратившись в карликовые галактики, которые начали объединяться для роста, подобно нашему Млечному Пути.

Открытие JWST поразило астрономов - тысячи ярких ранних галактик, некоторые из которых напоминают нашу, вызвали шок у научного сообщества. Это событие ставило под сомнение их основное представление о том, как развивается Вселенная. Если бы эти галактики были аналогичны нашей, чтобы сиять так ярко, им потребовалось бы гораздо больше времени.

Чтобы разгадать загадку этой необычной яркости, исследователи создали модель формирования галактик и провели её через суперкомпьютер, моделируя динамику газа в ранней Вселенной, который превращается в звезды, а затем в галактики. Учитывая массу, энергию, импульс и химический состав ранней Вселенной, они пришли к выводу, что звезды в то время могли образовываться внезапными и быстрыми вспышками после долгого периода покоя. Этот процесс, называемый "взрывным звездообразованием", отличается от постоянного ритма рождения звезд в современной Вселенной и может объяснить, почему ранняя Вселенная так яркая.

В ранней Вселенной звезды образовывались, привлекая газ, а затем выбрасывали его после своей смерти в виде сверхновых взрывов. Этот процесс, неустойчивый и цикличный, позволил звездам образовываться быстро и ярко после долгого покоя. Со временем, по мере старения Вселенной и увеличения размеров галактик, гравитация стала слишком сильной, чтобы сверхновые могли выбрасывать газ, и звезды стали формироваться медленнее.

Если гипотеза "взрывного звездообразования" верна, то галактики, обнаруженные JWST, так ярки из-за вспышек образования звезд, а не из-за количества звезд, которые они содержат.