La scurt timp după ce telescopul spațial James Webb (JWST) și-a început operațiunile științifice, astronomii au anunțat că au descoperit galaxii în universul timpuriu care erau mult prea mari, strălucitoare și pline de stele pentru vârsta lor. În timp ce titlurile din întreaga lume afirmau că aceste galaxii „încalcă” concepția noastră despre Big Bang, adevărul este mult mai nuanțat – și mult mai interesant, scrie space.com.
Teoria Big Bang reprezintă imaginea noastră generală a istoriei universului, începând cu trecutul său profund, când cosmosul era mult mai mic, mai fierbinte și mai dens decât este astăzi. Acest model, dezvoltat inițial la începutul secolului al XX-lea, a supraviețuit unei serii de teste observaționale și explică extrem de bine o varietate de observații cosmologice, inclusiv deplasarea spre roșu a luminii din galaxiile îndepărtate, apariția radiațiilor rămase sub forma fondului cosmic de microunde, abundența elementelor ușoare și evoluția galaxiilor și a structurilor mai mari. Deși teoria Big Bang nu poate spune cu certitudine ce galaxii vor apărea și unde, ea poate vorbi despre probabilități. De exemplu, cosmologii pot spune cu aproximație câte galaxii mici, câte galaxii medii și câte galaxii mari ar trebui să apară într-un anumit volum la o anumită vârstă a universului. Dar până la JWST, nu am avut acces observațional direct la primele etape ale evoluției galactice – un lucru pentru care telescopul a fost conceput în mod explicit pentru a fi studiat. În 2022, astronomii au anunțat că au descoperit galaxii extrem de îndepărtate care erau surprinzător de mari, ciudat de mari. Ei au măsurat deplasarea spre roșu a galaxiilor la peste 16, ceea ce implică faptul că aceste galaxii au existat la doar 200 până la 250 de milioane de ani după Big Bang. Cu toate acestea, erau gigantice și păreau a fi complet formate, cu brațe spiralate și tot restul.
Aceste galaxii păreau cu mult în afara așteptărilor teoriei Big Bang; erau ca și cum ai găsi adolescenți într-o clasă de grădiniță. Deci, ce se întâmpla? Plecarea cosmologiei Au urmat titlurile nerușinate care proclamau moartea teoriei Big Bang. Dar aceste știri au omis un detaliu crucial: Astronomii au estimat deplasarea spre roșu a acelor galaxii printr-o tehnică cunoscută sub numele de fotometrie, care este incredibil de incertă. O evaluare completă a capacității acestor galaxii de a „sparge” cosmologia ar trebui să aștepte o măsurare mai precisă a deplasării lor spre roșu și, prin urmare, a vârstei lor.
Când aceste măsurători mai precise au sosit în sfârșit, câteva luni mai târziu, galaxiile respective s-au transformat din galaxii record în… galaxii normale. De exemplu, deplasarea spre roșu a unei galaxii a fost revizuită de la peste 16 la doar 4,9, modificându-i vârsta de la 240 de milioane de ani după Big Bang la mult peste un miliard de ani. Este mai mult decât suficient timp pentru ca teoria normală a Big Bang-ului să explice dimensiunile și formele lor. Dar, împreună cu aceste revizuiri mai puțin incitante, au apărut noi deplasări spre roșu confirmate ale altor galaxii, inclusiv JADES-GS-z14-0, cea mai îndepărtată galaxie cunoscută în prezent, cu o deplasare spre roșu de 14,32. Această galaxie era vie și sănătoasă când cosmosul avea doar 290 de milioane de ani. Astronomii se așteptau ca galaxiile să existe la 290 de milioane de ani după Big Bang; acesta este motivul pentru care au construit JWST. În ceea ce privește galaxiile, JADES-GS-z14-0 este cu siguranță o galaxie minoră – are un diametru de numai 1.600 de ani-lumină, în comparație cu cei 100.000 de ani-lumină ai Căii Lactee. Dar, în mod interesant, galaxia este destul de strălucitoare și plină de stele – nu suficient pentru a distruge cosmologia, dar suficient pentru a deschide unele întrebări cu privire la originile și dezvoltarea primelor galaxii care au apărut în univers. Construirea cosmologiei Este foarte posibil ca teoria Big Bang să fie greșită; oamenii de știință trebuie să-și păstreze disciplina mentală pentru a admite această posibilitate. Dar, având în spate o asemenea bogăție de dovezi, este puțin probabil ca teoria Big Bang să fie desființată de o singură observație. Și merită reiterat faptul că JWST face exact ceea ce am proiectat și construit să facă: răspunde la unele întrebări majore care persistă cu privire la modul în care au apărut primele stele și galaxii. Este foarte posibil ca cosmologii să poată explica apariția unor galaxii precum JADES-GS-z14-0 în cadrul Big Bang-ului, fără a fi nevoiți să facă revizuiri majore. De exemplu, este posibil ca găurile negre mari să fi apărut înaintea acestor galaxii, iar atracția lor gravitațională supraputernică să fi declanșat explozii luminoase de formare a stelelor. Sau poate că feedback-ul supernovelor și alte mecanisme au făcut ca primele galaxii să fie mai bogate în stele decât galaxiile actuale, făcând ca aceste galaxii timpurii să pară puternice în ciuda dimensiunilor lor mici. Sau poate că observațiile noastre inițiale sunt influențate de aceste galaxii mici, dar strălucitoare, iar campaniile ulterioare vor dezvălui populații mai mari de galaxii mai obișnuite, reducând astfel tensiunea cu modelele de formare a galaxiilor. Și, în cele din urmă, poate că trebuie să adăugăm un ingredient nou universului, cum ar fi să permitem energiei întunecate să evolueze în timp, pentru a produce aceste tipuri de galaxii la o dată atât de timpurie. Acest lucru este suficient de interesant în sine, fără a fi nevoie să schimbăm Big Bang-ul așa cum îl știm. Există mai mult decât suficiente mistere și colțuri ascunse în univers pentru a-i ține pe astronomi treji noaptea, gândindu-se la posibilități, și treji dimineața pentru a continua să lucreze la modul de a le rezolva.