Nu mult după Telescopul spațial James Webb (JWST) și-a început operațiunile științifice, astronomii au anunțat că au descoperit galaxii în universul timpuriu care erau mult prea mari, strălucitoare și pline de stele pentru vârsta lor. În timp ce titlurile din întreaga lume au susținut că aceste galaxii ne „rupeau” înțelegerea Big bangadevărul este mult mai nuanțat — și mult mai interesant.
Teoria Big Bang este imaginea noastră generală a istoriei universului, începând din trecutul său profund, când cosmosul era mult mai mic, mai fierbinte și mai dens decât este astăzi. Acest model, dezvoltat inițial la începutul secolului al XX-lea, a supraviețuit unei baterii de teste observaționale și este extrem de bun în explicarea unei varietăți de observații cosmologice, inclusiv deplasarea spre roșu a luminii din galaxiile îndepărtate, apariția radiațiilor rămase sub forma cosmicului. fundalul cu microunde, abundența elementelor luminoase și evoluția galaxiilor și a structurilor mai mari.
În timp ce teoria Big Bang nu poate spune cu certitudine ce galaxii vor apărea unde vor apărea, poate vorbi despre probabilități. De exemplu, cosmologii pot spune aproximativ câte galaxii mici, câte galaxii medii și câte galaxii mari ar trebui să apară într-un anumit volum la un anumit volum. vârsta universului. Dar până la JWST, nu am avut acces direct de observație la primele etape ale evoluției galactice – ceva pentru care telescopul a fost proiectat în mod explicit să studieze.
În 2022, astronomii au anunțat că au găsit galaxii extrem de îndepărtate, care erau surprinzător, ciudat de mari. Ei măsuraseră deplasarea către roșu a galaxiilor ca fiind de peste 16, ceea ce sugerează că aceste galaxii au existat la doar 200 de milioane până la 250 de milioane de ani după Big Bang. Cu toate acestea, erau gigantice și păreau a fi complet formate, cu brațe spiralate și tot.
Aceste galaxii păreau cu mult în afara așteptărilor teoriei Big Bang; erau ca și cum ar găsi adolescenți într-o clasă de grădiniță. Deci ce se întâmpla?
Cosmologie de îndoire
Aflați titlurile nebunești care proclamă moartea teoriei Big Bang. Dar acele povești au omis un detaliu crucial: astronomii au estimat deplasarea către roșu a acestor galaxii printr-o tehnică cunoscută sub numele de fotometrie, care este incredibil de incertă. O evaluare completă a capacității acelor galaxii de a se „rupe” cosmologie ar trebui să aștepte o măsurare mai precisă a deplasării lor spre roșu și, prin urmare, vârsta lor.
Când acele măsurători mai precise au venit în sfârșit câteva luni mai târziu, acele galaxii s-au transformat de la un record la doar… galaxii normale. De exemplu, deplasarea către roșu a unei galaxii a fost revizuită de la peste 16 la doar 4,9, mucându-și vârsta de la 240 de milioane de ani după Big Bang la peste un miliard de ani. Este timp mai mult decât suficient pentru ca teoria normală a Big Bang-ului să-și explice dimensiunile și formele.
Dar, alături de aceste revizuiri mai puțin interesante, au venit și câteva noi deplasări către roșu confirmate ale altor galaxii, inclusiv JADES-GS-z14-0, cea mai îndepărtată galaxie cunoscută actuală, cu o deplasare către roșu de 14,32. Această galaxie era vie și bine când cosmosul avea doar 290 de milioane de ani.
Astronomii se așteptau pe deplin ca galaxiile să existe la 290 de milioane de ani după Big Bang; de aceea au construit JWST. Și pe măsură ce galaxiile merg, JADES-GS-z14-0 este cu siguranță un tânăr – este doar 1.600 ani lumina peste, în comparație cu Calea lacteeare 100.000 de ani lumină. Dar, interesant, galaxia este destul de strălucitoare și plină de stele – nu suficient pentru a distruge cosmologia, ci suficient pentru a deschide câteva întrebări despre originile și dezvoltarea primelor galaxii care au apărut în univers.
Cosmologia construcției
Este foarte posibil ca teoria Big Bang să fie greșită; oamenii de știință trebuie să mențină disciplina mentală pentru a admite posibilitatea. Dar, având în spate atât de multe dovezi, este puțin probabil ca Big Bang-ul să fie demontat dintr-o singură observație. Și merită să reiterăm că JWST face exact ceea ce am proiectat și construit-o pentru a face: să răspundă la câteva întrebări majore persistente despre cum au apărut primele stele și galaxii.
Este absolut posibil ca cosmologii să poată explica apariția unor galaxii precum JADES-GS-z14-0 în cadrul Big Bang-ului, fără a fi nevoie să facă modificări majore. De exemplu, mare găuri negre este posibil să fi apărut înaintea acestor galaxii, iar atracția lor gravitațională superputernică ar fi putut declanșa explozii strălucitoare de formare a stelelor. Sau poate că feedback-ul supernovei și alte mecanisme au făcut ca primele galaxii să fie mai bogate în stele decât galaxiile actuale, făcând ca acele galaxii timpurii să pară puternice în ciuda dimensiunilor lor mici.
Sau poate că observațiile noastre inițiale sunt părtinitoare față de aceste valori aberante mici, dar strălucitoare, iar campaniile ulterioare vor dezvălui populații mai mari de galaxii mai banale, reducând astfel tensiunea cu modelele de formare a galaxiilor.
Și, în sfârșit, poate că trebuie să adăugăm un ingredient nou universului, cum ar fi să permitem energie întunecată să evolueze în timp, să producă astfel de galaxii în vremuri atât de timpurii.
Acest lucru este suficient de interesant în sine, fără a fi nevoie să răsturnăm Big Bang-ul așa cum îl știm noi. Există mai mult decât suficiente mistere și colțuri ascunse în univers pentru a-i ține pe astronomi trează noaptea să se întrebe despre posibilități – și dimineața să lucreze în continuare la cum să le rezolve.
Postat inițial pe Space.com.