Nie, Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba nie złamał kosmologii

włamuje się Pojawienie się kosmologii powinno zająć trochę czasu. Ale kiedy zeszłej wiosny Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) otworzył swój obiektyw, w polu widzenia teleskopu natychmiast pojawiła się gwiazda niezwykle odległej, niezwykle jasnej galaktyki. „Były po prostu tak jasne i wyróżniały się” – powiedział. Rohan Naiduastronom z Massachusetts Institute of Technology.

Pozorne odległości między galaktykami a Ziemią sugerowały, że powstały one znacznie wcześniej w historii wszechświata, niż ktokolwiek się spodziewał. (Im dalej coś się znajduje, tym dłużej świeci jego światło.) Wątpliwości wirowały, ale w grudniu astronomowie potwierdzili, że niektóre galaktyki są rzeczywiście daleko, a zatem są tak prymitywne, jak się wydają. Najstarsza z tych potwierdzonych galaktyk świeciła światłem 330 milionów lat po Wielkim Wybuchu, co czyni je nowym rekordzistą najstarszej znanej struktury we wszechświecie. Ta galaktyka była raczej słaba, ale inni kandydaci luźno powiązani z tym samym okresem już świecili jasno, co oznacza, że ​​prawdopodobnie byli gigantyczni.

Jak gwiazdy mogły spalić się w przegrzanych obłokach gazu tak szybko po Wielkim Wybuchu? Jak mogli pospiesznie wpleść się w tak ogromne, związane grawitacyjnie struktury? Znalezienie tak dużych, jasnych, wczesnych galaktyk jest jak znalezienie skamieniałego królika w warstwach prekambryjskich. „W dawnych czasach nie było wielkich rzeczy. Dojście do wielkich rzeczy zajmuje trochę czasu” – powiedział. Mike Boylan-Colchinfizyk teoretyczny z University of Texas w Austin.

Astronomowie zaczynają się zastanawiać, czy obfitość wczesnych dużych obiektów przeczy obecnemu rozumieniu wszechświata. Niektórzy badacze i media twierdzili, że obserwacje teleskopowe zrywające ze standardowym modelem kosmologii — dobrze przetestowanym zestawem równań zwanym zimną ciemną materią lambda lub modelem ΛCDM — wskazują rewelacyjnie na nowe elementy kosmologiczne lub prawa kontroli. Od tego czasu stało się oczywiste, że model ΛCDM jest elastyczny. Zamiast zmuszać badaczy do przepisania zasad kosmologii, odkrycia JWST skłoniły astronomów do ponownego przemyślenia, w jaki sposób powstały galaktyki, zwłaszcza w ich kosmicznych początkach. Teleskop musi jeszcze złamać kosmologię, ale to nie znaczy, że przypadek bardzo wczesnych galaktyk okaże się bynajmniej historyczny.

Prostsze czasy

Aby zrozumieć, dlaczego tak wczesne odkrycie jasnych galaktyk jest tak zaskakujące, warto zrozumieć, co kosmologowie wiedzą – lub myślą, że wiedzą – o wszechświecie.

Po Wielkim Wybuchu początkowy wszechświat zaczął się ochładzać. W ciągu kilku milionów lat wędrująca plazma wypełniająca przestrzeń osiadła, łącząc elektrony, protony i neutrony w atomy, głównie w obojętny wodór. W niepewnym okresie znanym jako kosmiczne ciemne wieki panowała cisza i ciemność. Wtedy coś się stało.

Większość materii, która została rozbita po Wielkim Wybuchu, składa się z czegoś, czego nie możemy zobaczyć, zwanego ciemną materią. Wywarła potężny wpływ na wszechświat, zwłaszcza na początku. W standardowym obrazie zimna ciemna materia (określenie niewidocznych, wolno poruszających się cząstek) została przypadkowo rozrzucona po wszechświecie. Jego rozmieszczenie było gęstsze w niektórych obszarach i na tych obszarach zaczął się kruszyć w grudki. Widzialna materia, czyli atomy, gromadzą się wokół skupisk ciemnej materii. Gdy atomy również ostygły, ostatecznie skondensowały się i narodziły się pierwsze gwiazdy. Te nowe źródła promieniowania ładowały neutralny wodór, który wypełniał wszechświat w tak zwanej epoce rejonizacji. Dzięki grawitacji rosły większe i bardziej złożone struktury, tworząc ogromną kosmiczną sieć galaktyk.