Вселенная оказалась не такой, как мы думали: телескоп Уэбба показал настоящий хаос

Астрономы сделали шаг к разгадке того, как из первозданного космического беспорядка возник упорядоченный мир галактик, планет и звёзд. Благодаря наблюдениям космического телескопа имени Джеймса Уэбба (JWST) учёным удалось впервые с высокой точностью проследить, как формировались молодые галактики вскоре после Большого взрыва. Эти данные переворачивают прежние представления: оказывается, в самом начале Вселенная была гораздо менее упорядоченной, чем считалось ранее.

Как выглядели первые галактики

Новые наблюдения JWST показали, что древние галактики — это вовсе не аккуратные спирали, как наш Млечный Путь, а хаотичные облака газа, постоянно меняющие форму. Они бурлили вспышками звездообразования, сталкивались между собой, создавая вихри материи. По сути, это были живые и непостоянные структуры, далекие от гармоничного вращения, характерного для современных галактик.

Исследование, проведённое учёными из Кембриджского университета, охватило более 250 галактик, возраст которых — от 800 миллионов до 1,5 миллиарда лет после рождения Вселенной. Анализ их структуры и динамики позволил увидеть, как хаотическая молодость космоса постепенно уступала место стабильности и порядку.

Путь от хаоса к гармонии

Результаты исследования, опубликованные в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, показывают: со временем галактики успокаивались, их движение становилось более устойчивым. Но на ранних этапах гравитация, вспышки звездообразования и взаимные столкновения создавали мощную турбулентность, мешающую формированию дисков и спиралей.

"Мы видим не просто несколько впечатляющих аномалий — впервые нам удалось рассмотреть всю популяцию сразу", — заявила первый автор Лола Данхайв, Институт космологии Кавли, Кембридж.

Он также добавил, что было обнаружено огромное разнообразие: некоторые галактики начинают переходить к упорядоченному вращению, но большинство всё ещё находятся в хаотичном состоянии, с раздутым газом, движущимся во всех направлениях.

Учёные впервые получили возможность наблюдать, как хаос уступает место космическому порядку. Это открытие помогает понять, каким образом к сегодняшнему дню Вселенная обрела структурированность.

Как телескоп расшифровывает древний свет

Чтобы "заглянуть" в прошлое, команда использовала инструмент NIRCam телескопа в особом гризм-режиме, фиксирующем слабое излучение ионизированного водорода. Эти данные позволяют проследить движение газа в галактиках и вычислить, как именно они вращаются и развиваются. Для анализа информации Данхайв и её коллеги разработали специальное программное обеспечение, которое объединяет спектры и изображения, полученные разными программами JWST.

"Предыдущие результаты предполагали, что массивные, хорошо упорядоченные диски формировались очень рано, что не укладывалось в наши модели", — сказал соавтор, доктор Сандро Такчелла из Института Кавли и Кавендишской лаборатории.
"Но, рассматривая сотни галактик с меньшими звёздными массами, мы увидели общую картину: ранние галактики были более турбулентными и нестабильными, часто сталкивались и бурно рождали новые звёзды".

Сравнение: древние и современные галактики

Как зарождается порядок

"Эта работа помогает преодолеть разрыв между эпохой реионизации и так называемым космическим полднем, когда звездообразование достигло пика", — отметил Данхайв.

По его словам, она показывает, как строительные блоки галактик постепенно переходили из хаотичных скоплений в упорядоченные структуры, формируя такие системы, как Млечный Путь.

Эти наблюдения доказывают, что JWST способен не только фиксировать свет древнейших звёзд, но и "читать" историю движения материи. Это словно археология в масштабе Вселенной — послойное раскрытие её эволюции.

Советы шаг за шагом: как изучают ранние галактики

1. Выбор объекта - астрономы отбирают галактики по яркости и красному смещению, чтобы определить возраст.

2. Наблюдения с помощью NIRCam - фиксируется спектр света, прошедшего через миллиарды лет.

3. Интерпретация данных - специальное ПО анализирует распределение газа и излучение водорода.

4. Сравнение моделей - учёные сопоставляют наблюдения с теоретическими сценариями формирования галактик.

5. Выводы об эволюции - строится временная шкала перехода от хаоса к структуре.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: предполагать, что упорядоченные галактики возникли сразу после Большого взрыва.
  Последствие: искажение моделей космической эволюции.
  Альтернатива: учитывать данные JWST о турбулентных системах.

• Ошибка: использовать только изображения, без спектральных данных.
  Последствие: неверные выводы о движении газа.
  Альтернатива: применять гризм-режим и анализ водорода.

• Ошибка: ограничиваться малыми выборками.
  Последствие: представление о Вселенной как о случайной совокупности объектов.
  Альтернатива: исследовать сотни галактик для выявления закономерностей.

А что если хаос — это норма?

Некоторые космологи считают, что именно хаос и неустойчивость — обязательные условия для формирования сложных структур. Без взрывов и столкновений, возможно, не возникли бы плотные звёздные скопления, планетные системы и, в конечном итоге, жизнь. Так что беспорядок, наблюдаемый JWST, — не ошибка природы, а её творческая сила.

Плюсы и минусы JWST

FAQ

Как выбрать объект для наблюдения JWST?
Учёные используют каталог ярких источников с большим красным смещением, указывающим на древний возраст света.

Сколько стоит одна миссия JWST?
Полная стоимость разработки и запуска оценивается примерно в 10 миллиардов долларов, но каждое открытие делает этот проект бесценным.

Что лучше: JWST или Hubble?
Hubble видит видимый свет, JWST — инфракрасный. Поэтому JWST способен "заглядывать" дальше и наблюдать ранние стадии формирования Вселенной.

Мифы и правда

• Миф: JWST видит момент Большого взрыва.
  Правда: он фиксирует свет объектов, появившихся спустя сотни миллионов лет после него.

• Миф: первые галактики уже имели спиральную форму.
  Правда: они были хаотичными и нестабильными.

• Миф: Вселенная развивалась линейно и спокойно.
  Правда: её ранняя история — это эпоха бурных столкновений и взрывов.

Три интересных факта

1. Свет, зафиксированный JWST, путешествовал до нас более 13 миллиардов лет.

2. Галактики в ранней Вселенной могли удваивать массу за несколько десятков миллионов лет.

3. JWST способен различить движение газа внутри галактики, удалённой на миллиарды световых лет.

Исторический контекст

Телескоп Джеймса Уэбба стал преемником легендарного Hubble, но его задача — не просто смотреть дальше, а понять, как всё началось. Он объединяет технологии оптики, спектроскопии и инфракрасного анализа, чтобы восстановить хронологию космоса. Каждый снимок — как страница из древней книги, написанной светом.

"Это только начало", — сказал Такчелла. "С получением дополнительных данных мы сможем проследить, как эти турбулентные системы развивались и превращались в изящные спирали, которые мы видим сегодня".