James Webb i nieoczekiwane galaktyki

To tylko maleńkie czerwone kropki na masywnym czarnym niebie, dostrzeżone przez gigantyczny teleskop kosmiczny Jamesa Webba. Po sześciu z nich został przeanalizowany w Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Nature w środę, 22 stycznia, nie wydaje się nie na miejscu. Obserwacje, które nie pasują dobrze do teorii powstawania galaktyk i Wielkiego Wybuchu. Tak bardzo, że The Guardian nazwał ich potencjałem „łamacze galaktyk” – Oznacza to, że może rzucić na kolana niektóre modele stosowane w astrofizyce.

Ale uwaga, opublikowane wyniki należy wziąć pod uwagę i nie są jeszcze ostateczne, według astrofizyków, z którymi rozmawiał FRANCE 24, a także autorów artykułu.

Te sześć jasnych czerwonych świateł na niebie reprezentuje kilka galaktyk sfotografowanych przez teleskop Jamesa Webba podczas jednej z pierwszych obserwacji przeprowadzonych w lipcu 2022 r. Są one częścią grupy trzynastu galaktyk, zbadanych w artykule Nature, które istnieją w bardzo odległych i narodziłby się około 600 milionów lat po Wielkim Wybuchu, ponad 13 miliardów lat temu. Ale sześć jest najciekawszych.

1, 2, 3, 100 miliardów słońc

„Spojrzeliśmy bezpośrednio na wczesne dni wszechświata [dans l’univers la distance d’observation est à la fois dans l’espace et le temps, NDLR] Nie wiedząc, co znajdziemy. Natknęliśmy się na coś tak nieoczekiwanego, że jest to sprzeczne z naszymi modelami naukowymi, powiedział Joel Lega, astrofizyk z Penn State University (Penn). W rozmowie z amerykańskim kanałem CNN.

Grupa sześciu galaktyk jest ogromna. Przekracza całą masę 10 miliardów słońc, podczas gdy jedno z nich osiąga 100 miliardów słońc, „co przybliża go do naszej Drogi Mlecznej” co zmusza go do materii, podsumowuje LeMond.

Aby ocenić masę, „obserwujemy światło emitowane przez te galaktyki” – zauważa Mauro Stefanone, astrofizyk z Obserwatorium w Leiden, jeden ze współautorów artykułu opublikowanego w Nature. Światło pochodzi z gwiazd, a im więcej galaktyk, tym masywniejsza jest galaktyka.

I tu but szczypie. Takie gwiezdne galaktyczne potwory nie powinny istnieć na początku naszego wszechświata, zgodnie ze standardowym modelem tworzenia galaktyk. „Zebranie materiału potrzebnego do formowania się gwiazd wymaga czasu. A skale czasowe przewidywane przez modele są raczej długie” – wyjaśnia Olivier Bernier, astrofizyk z Instytutu Badań Astrofizyki i Nauk Planetarnych.

Masywne galaktyki, takie jak sześć, które zwróciły uwagę autorów artykułu w Nature, „były widziane dopiero po upływie pierwszego miliarda lat od Wielkiego Wybuchu” — zauważa Le Monde.

Ale to nie jedyne wyzwanie, przed którym stoi nasze zrozumienie historii wszechświata poprzez hipotezy przedstawione w badaniu. Zamiast tego czerwone halo galaktyk na zdjęciach wykonanych przez Teleskop Jamesa Webba powinno być niebieskie. „Istnieją dwa rodzaje czerwieni w obserwacjach kosmosu, jedna, która może stwierdzić, czy obiekt jest daleko, oraz wrodzona czerwona barwa gwiazd, która wskazuje, że są to obiekty dojrzałe. W przypadku naszych sześciu galaktyk wszystkie mają wewnętrzną kolor czerwony”, wyjaśnia Mauro Stefanon. Podsumowując, „młoda galaktyka będzie miała kolor niebieski, podczas gdy starsza galaktyka będzie czerwona” – zapewnia François Hammer, astrofizyk z Obserwatorium Paryskiego, który właśnie opublikował „Voyage de la Terre aux ograniczenia de l’Univers” (red. Odile Jakub).

Ponownie, galaktyki znajdujące się dalej w czasoprzestrzeni nie powinny mieć czasu na rozwinięcie dojrzałych gwiazd.

Czekam na spektrometr

Przynajmniej, jeśli autorzy badania nie pomylili się w swoich szacunkach odległości tych sześciu galaktyk. „Podejmują również środki ostrożności i wyraźnie mówią, że w tym momencie chodzi tylko o galaktyki kandydujące” – podkreśla Olivier Bernier. Następnym krokiem będzie sklasyfikowanie ich jako galaktyk przypiętych.

Zastrzeżenia te wynikają przede wszystkim z faktu, że hipotezy nie zostały jeszcze przedstawione ostatecznemu sędziemu w tej sprawie: spektrometrowi NIRSpec Teleskopu Jamesa Webba. Jest to ustrojstwo, które może automatycznie „naprawić przesunięcie widmowe”. [ou décalage vers le rouge qui correspond aux objets lointains, NDLR] pozwalające na dokładniejsze oszacowanie odległości”, wyjaśnia François Hammer.

Na razie autorzy badania zastosowali metodę kolorymetryczną, stosując różne filtry, aby uzyskać wyobrażenie o odległości. Jest to bardziej dosłowne podejście, które jest stosowane częściej, ale którego wyniki należy pobierać większą liczbą pęset.

Ten słynny czerwony synonim może być również kojarzony z dużą odległością przez inne czynniki. „Istnieją inne sposoby, w jakie galaktyka może ukryć się w podczerwieni, zwłaszcza jeśli jej widmo jest zaczerwienione przez pył kosmiczny” – mówi Stéphane Charlot, specjalista od formowania się galaktyk w Instytucie Astrofizycznym w Paryżu. „Pył naprawdę pochłania kolor niebieski, co oznacza, że ​​bardzo zakurzona planeta będzie miała bardziej czerwoną sygnaturę” – dodaje François Hammer.

Możliwe jest również, że te galaktyki nie są tak masywne, jak się wydaje, zwłaszcza „jeśli zawierają supermasywne czarne dziury” – przyznaje Mauro Stefanon. Zjawiska te, zwane „kwazarami”, „sprawiają, że spadające na nie gazy promieniują tak silnie, przywołując sygnaturę gwiazd” – potwierdza Le Monde. W tej hipotezie wyjaśnienie jasności tych galaktyk nie wymagałoby dużej liczby gwiazd.

„Analiza za pomocą spektrometru pozwoli określić odległość, a także usunąć, jeśli to konieczne, inne możliwe wyjaśnienia właściwości tych galaktyk. Poczekajmy więc na wyniki, zanim zakwestionujemy modele fizyczne” – podsumowuje François Hammer.

Młode galaktyki o innych właściwościach?

Ale nawet jeśli to narzędzie potwierdzi hipotezy badania, nie oznacza to automatycznie końca teorii Wielkiego Wybuchu. „Należy zrozumieć, że modele określają ogólne zasady i że jest miejsce na wyjątki. Być może trzeba będzie udoskonalić te modele, aby uwzględnić te możliwe nowości” — uważa Olivier Bernier.

Dla niego to nowe badanie jest również częścią ogólnego trendu artykułów o pierwszych obserwacjach Teleskopu Jamesa Webba, które „sugerują, że mniejsze galaktyki niekoniecznie posiadają jeszcze cechy, które im przypisujemy”.

Być może w tym aspekcie powinniśmy szukać odpowiedzi na wyzwania, jakie stawia przed nami badanie teorii powstawania galaktyk. „Istnieją dowody sugerujące, że gwiazdy powstałe we wczesnych dniach wszechświata mogą emitować dużo światła, nie będąc bardzo masywnymi” – zauważa Stéphane Charlotte. Istnieje kilka utworów, które pokazują, że jesteśmy dalecy od zrozumienia wszystkiego na temat formowania się naszego wszechświata.