Kada su astronomi prvi put zavirili u rani svemir koristeći NASA-in Svemirske teleskop James Webb, očekivali su otkriti male, tek formirane galaksije. Umjesto toga, zatekli su galaksije koje su izgledale nevjerojatno masivne i brzorastuće, što je izazvalo sumnje u standardne teorije o nastanku i evoluciji svemira.
Neki su istraživači tada sugerirali da bi ti neočekivano masivni objekti mogli ukazivati na nedostatke u standardnom modelu kozmologije—teoriji koja objašnjava sastav svemira i njegov razvoj od Velikog praska. No, prema novoj studiji objavljenoj u The Astrophysical Journal, mnoge od tih ranih galaksija zapravo su mnogo manje masivne nego što su prvotno izgledale. Crne rupe unutar tih galaksija čine ih svjetlijima i većima nego što stvarno jesu, što je navelo astronome na pogrešne zaključke.
“Još uvijek otkrivamo više galaksija nego što smo predviđali, ali nijedna nije toliko masivna da bi narušila naše razumijevanje svemira,” izjavila je Katherine Chworowsky, vodeća autorica studije i doktorandica sa Sveučilišta u Teksasu.
Ovi novi uvidi dolaze iz istraživanja Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), kojeg vodi Steven Finkelstein, profesor astronomije na Sveučilištu u Teksasu i koautor studije. Prema najnovijoj studiji, galaksije koje su se činile previše masivnima vjerojatno u sebi sadrže crne rupe koje brzo konzumiraju okolni plin. Trenje (frikcija) u tom brzo pokretnom plinu stvara veliku količinu topline i svjetlosti, zbog čega te galaksije izgledaju svjetlije nego što bi bile da svjetlost dolazi samo od zvijezda. Ova dodatna svjetlost može stvoriti iluziju da galaksije sadrže mnogo više zvijezda i da su mnogo masivnije nego što zaista jesu. Kada su znanstvenici uklonili te galaksije, nazvane “mali crveni točkasti objekti”, iz analize, preostale rane galaksije nisu bile toliko masivne da bi predstavljale izazov za standardni model kozmologije.
“Zaključak je da nema krize u pogledu standardnog modela kozmologije,” izjavio je Finkelstein. “Svaka teorija koja je opstala toliko dugo mora imati vrlo čvrste dokaze prije nego što se odbaci, a to ovdje nije slučaj.”
Iako je glavni problem riješen, istraživači su i dalje suočeni s jednom zagonetkom: u podacima Webba o ranom svemiru još uvijek postoji dvostruko više masivnih galaksija nego što se očekivalo prema standardnom modelu. Jedno moguće objašnjenje je da su se zvijezde u ranom svemiru formirale brže nego danas.
“Možda su galaksije u ranom svemiru bile učinkovitije u pretvaranju plina u zvijezde,” izjavila je Chworowsky.
Proces stvaranja zvijezda započinje kada se vrući plin dovoljno ohladi da ga gravitacija privuče i sabije u zvijezde. Međutim, kako se plin sabija, ponovno se zagrijava, stvarajući vanjski pritisak koji usporava ovaj proces. U ranom svemiru, koji je bio gušći nego danas, ovaj proces mogao je biti brži jer je bilo teže izbaciti plin iz galaksije tijekom stvaranja zvijezda. Paralelno s ovim istraživanjem, astronomi su analizirali spektre “malih crvenih točaka” otkrivenih pomoću Webba. Istraživači iz CEERS tima i drugi znanstvenici pronašli su dokaze o brzom kretanju vodikovog plina, što je znak prisutnosti akrecijskih diskova oko crnih rupa.
Ovo otkriće dodatno potvrđuje da barem dio svjetlosti koja dolazi iz tih kompaktnih crvenih objekata potječe od plina koji se vrti oko crnih rupa, a ne od zvijezda. Ova saznanja podupiru zaključak tima predvođenog Chworowsky da zvijezde u tim galaksijama vjerojatno nisu tako masivne kao što se prvotno mislilo. Kao što je često slučaj u znanosti, odgovor na jedno pitanje često dovodi do novih pitanja. Iako je istraživački tim pokazao da standardni model kozmologije vjerojatno nije ugrožen, njihov rad naglašava potrebu za novim idejama u procesu stvaranja zvijezda.
“I dalje postoji osjećaj intrige,” rekla je Chworowsky. “Nismo još sve razumjeli, i upravo to čini ovu znanost uzbudljivom. Bila bi strašno dosadna disciplina da je jedan rad riješio sve probleme ili da više nema pitanja na koja treba odgovoriti.”
