Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vesmírný dalekohled Jamese Webba pořídil snímek několika velmi starých galaxií. Na to, že se jedná o situaci krátce po velkém třesku, jsou tyto galaxie velmi velké/hmotné. Pro současnou kosmologii představují tyto výsledky problém.
Michael Boylan-Kolchin z Texaské univerzity v Austinu ve studii publikované v Nature Astronomy zkoumal celkem 6 galaxií. Jiní vědci přitom odhadují, že každá z galaxií je pozorována 500 až 700 milionů let po velkém třesku. Přesto mají hmotnost více než 10 miliard Sluncí, jedna z galaxií se dokonce zdá být hmotnější než celá Mléčná dráha, přestože naše galaxie měla na svůj vznik a růst miliardy let navíc.
Pokud se výsledky (včetně datování oněch galaxií) potvrdí, pak podle Kolchina bude třeba přijít s nějakým novým poznatkem o vzniku a růstu galaxií, nebo změnit kosmologii jako takovou. Jednou z nejextrémnějších možností je, že vesmír se krátce po velkém třesku rozpínal rychleji, než předpokládáme (poznámka PH: míněno nejspíš včetně zahrnutí inflace), což by mohlo vyžadovat i existenci dosud neznámých sil nebo částic.
Aby galaxie do pozorované velikosti dorostly tak rychle, musely by téměř 100 % dostupného plynu přeměnit na hvězdy. Obvykle toto číslo odpovídá 10 % (viz obrázek níže). Takže i když teoreticky by to tak stále být mohlo, hned v 6 případech je to hodně nečekané/nepravděpodobné (navíc rozpětí dat je částečně už i mimo teoretickou 100% přeměnu veškeré hmoty na hvězdy).
Před sebou tedy možná máme výzvu pro model ΛCDM, který v kosmologii převládá od konce 90. let a zahrnuje temnou energii (Λ, „kosmologická konstanta“) a chladnou temnou hmotu jako hlavní složky vesmíru. Bez ohledu na to, zda existují jiné, rychlejší způsoby vzniku galaxií, než připouští ΛCDM, nebo zda bylo v raném vesmíru pro vznik hvězd a galaxií k dispozici více hmoty, než se dosud předpokládalo, bychom stávající teorie nějak modifikovat nejspíš museli.
Třeba se této nutnosti ale astrofyzikové vyhnou. Datování i stanovení hmotnosti šesti galaxií jsou zatím počáteční odhady a bude třeba je následně potvrdit pomocí spektroskopie. Pak se může třeba ukázat, že centrální superhmotné černé díry, které mohou ohřívat okolní plyn, mohly také způsobit, že galaxie jsou jasnější, takže vypadají hmotnější, než ve skutečnosti jsou (a méně hmotné galaxie nebudou v rozporu s teoretickým očekáváním).
Nebo galaxie ve skutečnosti pozorujeme v době mnohem mladší (déle po velkém třesku). Což by zase mohlo být kvůli prachu, který způsobuje, že se barva světla z galaxií posouvá do červena a vytváří iluzi, že galaxie jsou od vzdáleny více světelných let (a tedy je pozorujeme i hlouběji v čase; ve skutečnosti by tedy galaxie měli na svůj růst delší čas).
Dosavadní data pocházejí z projektu CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science Survey, což je jedna z iniciativ využívajících Webbův dalekohled. Následnou spektroskopii by mohl provést jiný z projektů přidružených k JWST, Cosmos-Web.
Na základě standardního kosmologického modelu astronomové předpovídají, jaká část atomů ve vesmíru (svislá osa) je obsažena v galaxiích s určitou nebo vyšší hmotností hvězd (vodorovná osa). V této studii se zdá, že galaxie (označené bodovým rozpětím) spotřebovávají na hvězdy mnohem větší část dostupných atomů, než se očekávalo. Namísto přibližně 10 %, jak je to dnes obvyklé (modrý oblouk), data naznačují, že tyto dávné galaxie přeměnily na hvězdy 100 % dostupných atomů. Kredit: Mike Boylan-Kolchin/University of Texas at Austin
Michael Boylan-Kolchin, Stress testing ΛCDM with high-redshift galaxy candidates, Nature Astronomy (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-01937-7. www.nature.com/articles/s41550-023-01937-7
Zdroj: University of Texas, Austin / Phys.org
Poznámka jen čistě lajka. Pokud byl počátek extrémním jevem (takový bod nula na prostor tvořící exponenciální křivce a s tím i vznikajícím pojmem času), neměla by stejně tak do minulosti jít spíš „křivka“ času než přímka? Z pohledu pozorovatele v současné době, že by první miliony let mohly trvat klidně i miliardy let, ale protože byl jiný prostor, běžel i čas jiným tempem a pro nás je to aktuálně proto „nahuštěné“ = „pozorování příliš hmotného příliš brzy“, hm?
Pozorování galaxií by tak (ne)bylo později po velkém třesku vzhledem k relativnímu (dnešnímu) časovému pojetí.