На новой карте Вселенной в 10 раз больше ранних галактик, чем ожидалось
На прошлой неделе международная научная коллаборация COSMOS опубликовала данные, лежащие в основе крупнейшей карты Вселенной. Проект COSMOS-Web, основанный на наблюдениях космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), включает изображения и каталог почти 800 000 галактик, охватывающих почти всю космическую историю.
Амбициозная цель проекта, по словам его руководительницы Кейтлин Кейси из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, и состояла в том, чтобы составить максимально подробное изображение глубокого космоса, которое превосходило бы все сделанное ранее.
«Если бы у вас была распечатка Hubble Ultra Deep Field на стандартном листе бумаги, то наше изображение было бы чуть больше фрески размером 13 на 13 футов (около 4 на 4 метра) при той же глубине. Так что оно действительно поразительно большое», — сравнила профессор, имея в виду знаменитое изображение почти 10 000 галактик, опубликованное НАСА в 2004 году.
Составное изображение COSMOS-Web охватывает период около 13,5 миллиардов лет; по данным NASA, возраст Вселенной составляет около 13,8 миллиардов лет, плюс-минус сто миллионов лет. Это покрывает примерно 98% всего космического времени. Задача исследователей состояла не только в том, чтобы увидеть некоторые из самых интересных галактик в начале времен, но и в том, чтобы получить более широкий обзор космических сред, существовавших в ранней Вселенной, во время формирования первых звезд, галактик и черных дыр.
«Космос организован в плотные области и пустоты, — объяснила Кейси. — И мы хотели не просто найти самые далекие галактики — мы хотели увидеть более широкий контекст, в котором они существовали».
«Большой сюрприз»
И каким же оказался этот космический контекст! До включения JWST, сказала Кейси, она и ее коллеги-астрономы делали самые точные прогнозы о том, насколько больше галактик сможет увидеть новый телескоп благодаря своему основному зеркалу диаметром 6,5 метра, что примерно в шесть раз больше, чем у «Хаббла» (2,4 метра).
«Это логично: после Большого взрыва требуется время, чтобы материя гравитационно сколлапсировала и сформировала структуры, а звезды — зажглись. Для этого нужен определенный временной масштаб. Но большой сюрприз в том, что с JWST мы видим примерно в 10 раз больше галактик, чем ожидалось, на этих невероятных расстояниях. Мы также видим сверхмассивные черные дыры, которые «Хаббл» вообще не мог обнаружить», — поделилась исследовательница.
Более того, добавила она, JWST обнаружил не просто больше объектов, но и галактики и черные дыры новых типов.
«Вопросов больше, чем ответов»
Хотя изображения и каталог COSMOS-Web дают ответы на многие вопросы астрономов о ранней Вселенной, они также порождают новые загадки.
«С момента включения телескопа мы задаемся вопросом: “Не противоречат ли эти данные JWST космологической модели?” Потому что Вселенная производила слишком много света слишком рано; у нее было всего около 400 миллионов лет, чтобы сформировать, например, звезды массой в миллиард солнечных. Мы просто не понимаем, как это возможно, — призналась Кейси. — Так что предстоит разобрать множество деталей — и вопросов пока больше, чем ответов».
Опубликовав данные в открытый доступ, ученые рассчитывают, что астрономы со всего мира смогут использовать их, среди прочего, для уточнения нашего понимания того, как формировалась ранняя Вселенная и как все эволюционировало до сегодняшнего дня. Набор данных также может дать ключи к другим нерешенным загадкам космоса, таким как темная материя и физика ранней Вселенной, которая, возможно, отличалась от известной нам сегодня.
Кейси надеется, что даже студенты-астрономы смогут изучить материал и узнать что-то новое: «Потому что лучшая наука получается, когда все по-разному смотрят на одни и те же данные, а не узкая группа разгадывает тайны».
Данные были обнародованы почти сразу после их сбора, но только в сыром виде, полезном лишь для тех, кто обладает специальными техническими знаниями и доступом к суперкомпьютерам. За два минувших с тех пор года они обработаны в удобные для использования изображения и каталоги.
Интерактивное изображение COSMOS-Web доступно для просмотра; сопутствующие научные статьи отправлены в The Astrophysical Journal и Astronomy & Astrophysics.
Для коллаборации COSMOS исследование продолжается. Ученые вернулись к глубокому полю, чтобы продолжить его картографирование и изучение.
«У нас впереди еще сбор данных. Мы думаем, что идентифицировали самые ранние галактики на изображении, но нам нужно это подтвердить», — подытожила физик.
Для этого они будут использовать спектроскопию, которая разлагает свет от галактик в спектр, чтобы определить расстояние до этих источников (чем дальше — тем старше). «Побочным продуктом», по словам Кейси, станет понимание межзвездной химии в этих отдаленных глубинах мироздания.
Новый космический атлас показывает почти 400 000 близлежащих галактик
13 млрд лет за несколько движений мышкой: опубликована крупнейшая интерактивная карта Вселенной
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram