#ранняя вселенная

Протоскопление Паутина — это своеобразная «детская площадка» для молодых галактик, которые стремительно наращивают свой звездный состав. Ранее астрономы полагали, что важную роль в звездообразовании играют сверхмассивные черные дыры в центрах галактик. Теперь данные наблюдений, полученные с помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб» и наземного телескопа Subaru показали, что активность сверхмассивных черных дыр могла остановить формировании новых звезд и замедлить рост галактик.

На ранних этапах эволюции Вселенной ее обитателями были преимущественно «комковатые» и турбулентные галактики, а вот спиральные диски в столь раннюю эпоху практически не встречались. Однако с помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб» астрономы впервые наблюдали гигантскую спиральную галактику с двумя четко выраженными рукавами — такой, какой она была всего через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва.

Звезды в ранней Вселенной содержали мало тяжелых элементов, препятствуя формированию планет: в условиях низкой металличности протопланетные диски рассеивались, не успевая образовывать тела размером с Юпитер и больше. Однако данные наблюдений, полученные с помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб», показали, что даже в таких условиях на заре Вселенной формировались гигантские планеты.

Впервые астрономы изучили молодую формирующуюся галактику небольшой массы всего через 615 миллионов лет после Большого взрыва. Примерно такой же массы был когда-то Млечный Путь. Благодаря гравитационному линзированию даже удалось разглядеть в юной галактике скопления звезд.

До недавнего времени ученые не могли точно сказать, как именно в ранней Вселенной образовались гигантские эллиптические галактики, звездные «ядра» которых внешне напоминают выпуклые шарообразные структуры. Теперь данные наблюдений, полученные с помощью радиотелескопа ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), предоставили важную информацию об их формировании — результаты исследования могут стать недостающим фрагментом астрофизической головоломки.

Одни из самых ярких объектов во Вселенной — квазары — представляют собой активные ядра галактик, питаемые центральными сверхмассивными черными дырами. Электромагнитное излучение, испускаемое этими объектами, позволяет астрономам изучать структуру Вселенной на ранних этапах ее развития, однако мощный радиоджет, исходящий от недавно обнаруженного экстремально яркого квазара J1601+3102, ставит под сомнение существующие представления о «космической заре».

Одно из крупнейших скоплений галактик — протоскопление Паутина — астрономы видят таким, каким оно было более 10 миллиардов лет назад. Сформировался этот загадочный объект, богатый космическими обитателями, в сравнительно ранней Вселенной — когда ее возраст составлял примерно три миллиарда лет. Хотя Паутина считается хорошо изученным скоплением, недавно сразу две исследовательские группы обнаружили в нем более 40 новых галактик.

С помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб» международная команда астрономов наблюдала галактику, сформировавшуюся всего через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва. В центре этой древней структуры расположилась «прожорливая» черная дыра малой массы под названием LID-568, которая поглощала материю со скоростью, в 40 раз превышающей возможные теоретические пределы.

С помощью орбитальной обсерватории «Джеймс Уэбб» группа астрономов обнаружила необычную галактику под названием GS-NDG-9422, газ которой светится ярче, чем звезды. Эта уникальная и ранее не наблюдаемая особенность бросает вызов современным моделям звездообразования.

Изучив изображения, полученные с помощью космического телескопа «Хаббл», астрофизики из Стокгольмского университета (Швеция) пришли к выводу, что количество сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной значительно больше, чем предсказывали предыдущие модели.

Группа ученых из Массачусетского технологического института (MIT) нашла возможное объяснение напряжению Хаббла, а также многочисленным ярким галактикам, которые образовались в молодой Вселенной. Результаты нового исследования показали, что недостающим фрагментом космической головоломки может быть ранняя темная энергия. 

Еще 10 лет назад считалось, что спустя 300 миллионов лет после Большого взрыва Вселенная была темна и галактик в ней не было. Но в 2024 году в созвездии Печь открыли галактику даже моложе 300 миллионов лет. В попытке спасти современные модели эволюции галактик некоторые ученые предположили, что источник ее светимости — сверхмассивная черная дыра, а не звезды. Однако теперь исследователи показали: все обстоит иначе, а наши представления об истории Вселенной, мягко говоря, неполны.

Разные группы ученых предсказывали существование реликтовых гравитационных волн еще десятки лет назад. Однако, когда такое открытие в 2020-х годах действительно сделали, оказалось, что обнаруженные гравиволны несовместимы практически со всеми конкретными предсказаниями, кроме одного.

В последние годы астрономические наблюдения показали, что уже в самой ранней Вселенной сверхмассивные черные дыры были слишком массивны, чтобы какие-то известные и понятные механизмы могли «дорастить» их до столь больших размеров. Авторы новой научной работы попробовали решить парадокс, комбинируя разные способы роста этих объектов.

У большинства современных галактик есть спиральные рукава. Именно в этих галактиках идет самое активное звездообразование, поэтому астрономам важно знать, когда во Вселенной появились такие относительно сложные структуры. Новое исследование показало, что значительная доля галактик уже были спиральными, когда Вселенной исполнилось около двух миллиардов лет.

Расстояние до космических объектов бывает очень сложно определить, особенно когда они находятся рядом друг с другом на небе и один «засоряет» излучение другого. Астрономы проекта JADES разработали метод поиска самых первых галактик Вселенной. Две из них побили рекорд — мы видим их такими, какими они были примерно через 300 миллионов лет после Большого взрыва.

С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» астрономы изучили спектры трех небольших галактик из времен, когда с Большого взрыва прошло всего 400-600 миллионов лет. Исследователям удалось доказать, что далекие скопления молодых звезд вплотную окружены их плотными облаками газа — идет образование первых галактик Вселенной.

Большие черные дыры всегда поражают своей массой, особенно когда мы находим их в молодой Вселенной. Миллиард лет — слишком небольшой промежуток времени, чтобы набрать настолько гигантскую массу «классическим» поглощением окружающей материи. И вот ученые нашли пару объектов, впервые подтверждающую один из сценариев быстрого появления сверхмассивных черных дыр в молодой Вселенной.

Для формирования звездам нужны скопления плотного и холодного газа. В молодых галактиках их достаточно для поддержания звездообразования на протяжении долгого времени. Тем не менее во многих галактиках ранней Вселенной этот процесс уже почти остановился. У астрономов были уверенные предположения, почему так происходит. Но лишь сейчас они, наконец, нашли прямое подтверждение своим гипотезам.

Канадский физик Раджендра Гупта сверил свою модель эволюции Вселенной с данными наблюдений. С одной стороны, результаты расчетов совпали с предсказанными, с другой — его модель изначально можно было подогнать под данные наблюдений.