Астрономы обнаружили, что некоторые из крупнейших галактик ранней Вселенной тайно накопили множество маленьких звезд, что делает их потенциально в четыре раза массивнее, чем мы думали ранее. Это как узнать, что скромный ранчо вашего соседа имеет секретный подземный особняк.

Международная команда, включая исследователей из Penn State, опубликовала свои выводы в Nature Astronomy, добавив еще одну головную боль ученым, пытающимся понять, как формировались и эволюционировали первые галактики.

Используя космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), исследователи изучили девять массивных, зрелых галактик, которые прекратили формировать новые звезды миллиарды лет назад. Они объединили наблюдения JWST далекой Вселенной с более ранними наземными данными с Very Large Telescope - потому что зачем использовать один мощный телескоп, если можно использовать два?

Впервые они смогли надежно оценить относительное количество маленьких, тусклых звезд и более крупных, ярких звезд в галактиках на таких умопомрачительных расстояниях.

"Эти галактики другие", - сказал Джоэл Лежа, доцент кафедры астрономии и астрофизики имени доктора Кейко Мивы Росс в Penn State и соавтор статьи. "Они отличаются тем, что их действительно трудно понять, потому что они более массивны, чем мы ожидали - как будто намного массивнее, у них в три или четыре раза больше массы, чем мы ожидали". Другими словами, Вселенная продолжает удивлять нас, и не всегда в хорошем смысле.

Астрономы разделили свет каждой галактики на спектр, ища небольшие вариации цвета, которые раскрывают, какие типы звезд присутствуют. Загвоздка: большие, яркие звезды привлекают к себе внимание, в то время как меньшие звезды застенчивы и их трудно заметить. Исследователи из Penn State предоставили экспертные знания и руководство для моделирования света от этих галактических систем.

"Если бы галактика была городом, самые яркие звезды были бы небоскребами, которые сразу бросаются в глаза издалека", - сказала ведущий автор Хлоя Ченг, недавняя выпускница докторантуры Лейденского университета. "Наши модели показывают, что гораздо более многочисленная популяция звезд малой массы скрыта за этими редкими яркими звездами, как дома, спрятанные между небоскребами. В результате эта галактика оказывается гораздо более массивной, чем предполагали предыдущие оценки". Итак, в основном, Вселенная полна космических пригородов.

Традиционно астрономы предполагали, что звезды формировались в примерно одинаковых пропорциях во всей Вселенной, но эти выводы бросают вызов этому давнему предположению. Самые массивные галактики ранней Вселенной, по-видимому, содержат больше звезд малой массы, чем меньшие галактики, такие как наш Млечный Путь.

Одна галактика выделялась, по словам соавтора Мартье Слоб, докторанта Лейденского университета. Она, вероятно, сформировалась менее чем через полтора миллиарда лет после Большого взрыва и может быть до четырех раз массивнее, чем считалось ранее.

"До недавнего времени такие измерения были просто невозможны", - сказала Слоб. "Нам нужен был не только телескоп, способный увеличивать очень далекие галактики, но и спектры исключительного качества и новые методы анализа, чтобы надежно обнаружить тонкие сигнатуры тусклых звезд малой массы, скрытых внутри этих космических титанов". Потому что, очевидно, самые большие галактики Вселенной любят играть в прятки.

Эти выводы имеют серьезные последствия для понимания того, как развивались галактики в молодой Вселенной. С момента начала наблюдений JWST астрономы неоднократно обнаруживали неожиданно массивные и зрелые галактики, которые существовали вскоре после Большого взрыва, что оказывает давление на существующие модели формирования галактик.

"Это открытие имеет решающее значение для нашего понимания ранней Вселенной", - сказал Лежа, который также связан с Институтом вычислительных и информационных наук Пенсильванского университета. "С момента запуска JWST астрономы обнаружили удивительно массивные и зрелые галактики, которые уже существовали вскоре после Большого взрыва. Считается, что эти очень ранние галактики эволюционируют в тип галактик, изученных в данном исследовании".