На ранніх етапах існування Всесвіту можна помітити безліч маленьких червоних точок, і тепер є підстави вважати, як ці незвичайні галактики з’явилися: вони сформувалися майже без обертання.
Ці маленькі червоні точки були абсолютно невідомі до їхнього відкриття космічним телескопом Джеймса Вебба, який виявив цю малу галактичну спільноту, яка існувала, коли Всесвіту було лише 640 мільйонів до 1,5 мільярда років. Ці галактики компактні, оскільки практично не оберталися, коли почали формуватися, повідомляють астрономи з Гарварда Фабіо Пакучі та Аві Лоеб у статті, поданій 3 червня на arXiv.org та прийнятій до Astrophysical Journal Letters.
Оскільки маленькі червоні точки існували так давно, вони можуть бути ключовим зв’язком у історії еволюції галактик. “Вони насправді дуже, дуже вражаючі”, говорить Пакучі. Як випливає з їхньої назви, маленькі червоні точки є дуже маленькими: вони випромінюють половину свого світла з регіону, що приблизно дорівнює 1000 світлових років. Це всього лише кілька відсотків від показника для сучасного Чумацького Шляху.
Їх червоний колір може бути наслідком пилу та газу, які червонять світло в галактиці так само, як атмосфера Землі робить захід сонця червоним. Це забарвлення може також виникати від червоних гігантських і надгігантських зірок. Хоча галактики за своєю природою червоні, вони виглядають ще червонішими для нас, оскільки їхнє світло подорожувало до Землі протягом більше ніж 12 мільярдів років, в ході яких простір розширювався, розтягуючи світлові хвилі на ще більші або червоніші довжини хвиль.
Існує дві суперечливі теорії, які намагаються пояснити, що таке маленькі червоні точки, проте обидві мають свої проблеми. Перша стверджує, що в центрах маленьких галактик розташовані надмасивні чорні діри, які поглинають газ. Припливний газ обертається навколо чорних дір настільки швидко, що нагрівається і випромінює яскраве світло. Проблема? Гарячий газ також повинен випромінювати рентгенівське випромінювання, яке жоден телескоп поки не спостерігав.
Друга теорія стверджує, що маленькі червоні точки складаються з мільярдів зірок, що випромінюють світло. Однак, якщо це так, зірки повинні бути щільно паковані один з одним до крайнощів, яких ніколи ще не спостерігали. Контраст між нашою частиною Чумацького Шляху та тим, що потрібно для маленьких червоних точок, еквівалентний перебуванню наодинці у вашій вітальні — проти спілкування з мільярдом інших людей.
Нова історія походження не стверджує, яка з цих теорій про маленькі червоні точки є правильною. Насправді, самі астрономи не згодні. “Я належу до прихильників теорії чорних дір”, говорить Пакучі, тоді як Лоеб каже: “Я схиляюся до думки, що, можливо, чорних дір ще немає… просто тому, що ми не спостерігали рентгенівські промені”.
Замість цього Пакучі та Лоеб намагаються пояснити, як маленькі червоні точки з’явилися. Галактики почали формуватися на ранніх етапах Всесвіту, коли частинки темної матерії притягували одна одну через гравітацію, утворюючи скупчення, відомі як гало. З часом ці темні матерійні гало зливалися, зростаючи і притягуючи газ, який потрапляв до них. Частина цього газу перетворювалася на зірки, таким чином створюючи світні галактики.
Темні матерійні гало обертаються з різними швидкостями. На думку астрономів, маленькі червоні точки виникли з гало, що мають найнижчі 1% швидкості обертання. У гalo з високою швидкістю обертання центрифугальна сила утримує зірки та газ розподіленими. Проте в повільно обертових гало “газ повинен зменшитися ще більше, перш ніж центрифугальна сила врівноважить гравітацію”, зазначає Лоеб. Саме тому маленькі червоні точки такі малі.
Повільні швидкості обертання також пояснюють, чому маленькі червоні точки існували в той час. Швидше за все, вони були більш поширеними ще раніше, коли галактики були меншими. Але ці віддалені маленькі червоні точки настільки тьмяні, що жоден телескоп поки не зміг їх виявити. Пізніше вони стали рідкісними, оскільки галактики в цілому зростали у розмірі.
“Мені подобається ця стаття, тому що вона надає чіткий еталон, до якого люди можуть порівнювати спостереження”, — говорить астроном Майкл Бойлан-Колчин з Університету Техасу в Остіні.
Одне з випробувань вимагає від телескопа Вебба проводити тривалі експозиції. Якщо ця історія походження правильна, телескоп повинен побачити багато маленьких червоних точок, які настільки тьмяні та віддалені, що існували менше ніж 640 мільйонів років після народження Всесвіту.
Крім того, “ми прогнозуємо, що вони мають бути в особливих середовищах, де не чинять великого крутного моменту [чи обертального впливу] на ці галактики,” говорить Лоеб. “Наприклад, ви не очікували б, що великі галактики будуть поруч з ними”, оскільки такі галактики підвищили б швидкість обертання сусідніх темних матерійних гало, створюючи розподілені галактики замість простих точок.
Натомість маленькі червоні точки повинні бути зосередженими в спокійних середовищах, де всі темні матерійні гало оберталися повільно, і жодні швидко обертові гало не заважали їм. Астрономи вже зазначають, що маленькі червоні точки схильні існувати поряд одна з одною. Якщо подальші дослідження підтвердять цю тенденцію, це може надати космічного значення вислову “з’єднуючи точки”.