Vesmírný teleskop Jamese Webba rozbil naši představu o vesmíru. Odhalil šest masivních galaxií, které existovaly tak brzy po Velkém třesku, tedy po počátku vesmíru, že by podle uznávaných teorií o jeho vzniku a vývoji neměly existovat.

Astronomové jsou z toho zmateni.

Kde se tam mohly vzít?

Galaxie, popsané v nové studii publikované v magazínu Nature, jsou tak vzdálené, že i výkonnému dalekohledu se jeví jen jako drobné načervenalé tečky. Analýzou světla, které z nich vyzařuje, však vědci zjistili, že se dívají do raného vesmíru – do doby pouhých 500 až 700 milionů let po Velkém třesku. Dnes je stáří vesmíru odhadováno na 13,8 miliardy let.

‘We just discovered the impossible’ – Images from the powerful new #JWST show a small red dot that will shake up our understanding of how galaxies formed after the Big Bang. Associate Professor Ivo Labbe has published the results in @Nature ➡️ https://t.co/2gBQtsRNiy pic.twitter.com/5zFlv6UWC9

— Swinburne University of Technology (@Swinburne) February 23, 2023

Astronomové předpokládali, že první hvězdokupy vznikly krátce poté, co se vesmír dostal z temného věku, kdy jím prostupovala hustá mlha atomů vodíku. To bylo kolem 500 až 550 milionů let po vzniku vesmíru. Jenže galaxie ze snímků teleskopu z té doby jsou až šokujícím způsobem velké a hvězdy v nich staré.

Tato zjištění jsou v příkrém rozporu s dosavadními představami o tom, jak vesmír vypadal a jak se vyvíjel v raném období. Nejenže neodpovídají výpočtům a predikcím, ale dokonce ani pozorováním předchůdce Webbova teleskopu, Hubbleova teleskopu.

Nikdo nově zaznamenané galaxie a hvězdy v tak mladém vesmíru nečekal. Neměly tam prostě být. Nikdo nedokáže vysvětlit, jak vlastně vznikly.

Záhada načervenalých teček

„Měli jsme jasná očekávání o typech galaxií, které existují v raném vesmíru. Měly být mladé a také malé,“ cituje časopis Space jednoho z autorů studie Joela Leju, odborného asistenta astronomie a astrofyziky na Pensylvánské státní univerzitě.

„Předchozí studie raného vesmíru pomocí Hubblea a dalších přístrojů obvykle nacházely v raných dobách vesmíru malé, modré, dětské galaxie, tedy objekty, které se teprve nedávno zformovaly z prvotní kosmické polévky a samy si budují své hvězdy,“ vysvětluje Leja.

Mladé hvězdy září modře. S přibývajícím věkem hvězdy získávají červenější záři, protože spalují palivo a chladnou. Ve starých galaxiích, k jejichž pozorování byl Webb sestrojen, astronomové neočekávali, že uvidí staré červené hvězdy. Netušili také, že najdou galaxie hmotnější než miliarda Sluncí.

„Z načervenalých teček odhadujeme, že nejhmotnější galaxie v našem vzorku mají hmotnost jen dvakrát až čtyřikrát nižší než naše Mléčná dráha. A to je ohromující – vždyť nacházíme kandidáty na galaxie podobně hmotné jako naše vlastní galaxie v době, kdy měl vesmír jen tři procenta svého současného věku,“ upozorňuje Leja.

Věda v nesnázích

Než astronomové začnou přepisovat kosmologické teorie, aby vysvětlili, jak se tyto galaxie daly dohromady tak rychle po Velkém třesku, budou se muset ujistit, že podivné červené tečky, které pozorují, nejsou něco jiného. Zatím to jsou, jak upozorňuje sám Leja, jen „kandidáti na galaxie“.

„Většina alternativních vysvětlení toho, co jsme pozorovali však také vyžaduje zcela nové koncepty“, upozorňuje Leja.

„Například hvězdy v raném vesmíru mohly vyzařovat světlo exotickými způsoby kvůli nedostatku těžkých prvků, a ty možná do našich modelů nezahrnujeme. Možná je naše chápání lokálního vzniku hvězd v raném vesmíru zcela nepoužitelné. I tyto věci by bylo vzrušující objevit. Také ony by převrátily naše chápání vzniku hvězd v raném vesmíru,“ zdůrazňuje astronom.

Astronomové se chystají v brzké době znovu otočit zrcadlo Webbovy kamery k těmto galaxiím, aby tentokrát získali světelná spektra vzdálených teček. Spektra rozdělují světlo podle jeho vlnového složení, a tak odhalují chemické a fyzikální vlastnosti jeho zdroje.

„Poprvé jsme se podívali do velmi mladého vesmíru a vůbec jsme netušili, co najdeme. Ukázalo se, že jsme našli něco tak nečekaného, že to vlastně vytváří pro vědu problémy. Zpochybňuje to celý obraz vzniku raných galaxií,“ říká o nových zjištěních astronom Joel Leja.