«Ми маємо дуже хороші докази розподілу матерії в ранньому Всесвіті з космічного мікрохвильового фону», — каже Бойлан-Колчин. Він підрахував, скільки звичайної речовини має потрапити в зірки, щоб порахувати галактики великої маси JWST. «Майже кожен наявний атом був би використаний для створення зірок», — каже він.
За словами Бойлан-Колчін, така майже 100% ефективність є межею неможливості. «У сучасному всесвіті це приблизно 10%, — каже він.
«Теоретичний аналіз у цій статті дуже обґрунтований», — каже Марк Фогельсбергер (MIT), який не брав участі в дослідженні. «У розрахунках не так багато припущень, що робить результати дуже надійними».
Отже, якщо суми Бойлана-Колчіна правильні, чи означає це, що ΛCDM неправильний? Він ще не зовсім готовий відмовитися від цього. «Жодна інша теорія не може зробити те, що вона робить — це було б останнім заходом, щоб повалити її», — каже він.
Що ще може статися? Команда під керівництвом Гейлі Вільямс (Університет Міннесоти) щойно оголосила про відкриття інтригуючої ранньої галактики через 500 мільйонів років після Великого вибуху, також використовуючи JWST. Воно настільки слабке, що його можна побачити лише завдяки посиленню гравітаційними лінзами. Вільямс виявив, що галактика має швидкість утворення зірок у десятки разів більшу, ніж у галактик через 150 мільйонів років. Результати опубліковані в Science.
«Ця галактика має набагато меншу масу, ніж галактики, про які говориться [Бойлан-Колчін], але, якщо такий тип зірок може відбуватися в галактиках із більшою масою при подібних червоних зміщеннях, це може допомогти пояснити напругу за допомогою стандартної космологічної моделі, ” вона каже.
Бойлан-Колчин не дуже впевнений, тому що цей об’єкт має лише 105 світлових років у поперечнику. Зазвичай галактики в тисячі разів більші. «Натомість це може бути кульове скупчення», — каже Бойлан-Колчін.
Існують інші варіанти розв’язання проблеми, як-от налаштування ΛCDM. Сімейство теорій, відомих як моделі ранньої темної енергії (EDE), передбачає зміну поведінки темної енергії (Λ в ΛCDM) відразу після Великого вибуху. Це допомогло б вирішити ще одну поточну дискусію навколо постійної Хаббла. Зведення цього з іншими спостереженнями потребувало б додаткової матерії в ранньому Всесвіті. Бойлан-Колчін підрахував, що щільність матерії в ранніх галактиках у цьому випадку була б у 3 рази вищою, а це означає, що зореутворення не повинно бути настільки ефективним, щоб отримати той самий результат. Однак моделі EDE також припускають, що Всесвіту лише 13 мільярдів років, що суперечить іншим вимірюванням.
Астрономи також можуть помилково приписувати частину світла галактик зіркам, хоча насправді воно виходить від акреційних дисків навколо надмасивних чорних дір. «Це один із найбільш імовірних сценаріїв», — каже Бойлан-Колчін.
Поки що астрономи бачили лише кілька цих галактик, і всі вони знаходяться в області, яка займає лише чверть мільйонної частини неба. Це навряд чи є представником усього космосу. «Ми цілком можемо знайти за допомогою подальших повних статистичних досліджень. . . щоб ця напруга зникла», — каже Джоел Леджа (Пенсійський штат), який не брав участі в дослідженні.
Можливо, вони взагалі не є далекими галактиками. «Поблизу галактики з малою масою можуть імітувати вигляд далеких, масивних галактик», — каже Пітер Бехрузі (Університет Арізони), який також не бере участі в роботі Бойлан-Колчін. «Ніхто не може достовірно [сказати], чи правильні чи неправильні висновки цієї статті, доки не будуть проведені додаткові вимірювання».
Справді потрібні спектроскопічні вимірювання цих галактик. Це допоможе згладити їх справжню відстань і дозволить астрономам шукати ознаки чорних дір. Доброю новиною є те, що ці дані вже надходять. «Ми справді повинні знати, чи є це серйозною проблемою, протягом кількох років, можливо, менше», — каже Бойлан-Колчін.
Астрономи використали космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST), щоб виявити безліч галактик великої маси в ранньому Всесвіті, але, згідно з новим дослідженням, вони насправді не повинні існувати. Або астрономи щось неправильно зрозуміли про самі галактики, або наша провідна модель космології ставиться під сумнів.
Незважаючи на те, що він був у космосі менше 18 місяців, JWST уже надає безпрецедентні види Всесвіту в перші кілька сотень мільйонів років після Великого вибуху. Великим сюрпризом стало те, як швидко з’явилися великі, заповнені зірками галактики.
Тепер Майкл Бойлан-Колчін (Техаський університет, Остін) подивився на проблему з іншого боку, опублікувавши свої висновки в Nature Astronomy. Провідна космологічна модель відома як ΛCDM, де CDM означає холодну темну матерію. Відповідно до моделі, звичайна матерія і темна матерія були добре змішані в ранньому Всесвіті. Коли гало темної матерії розпалися, утворивши перші галактики, частина змішаної звичайної матерії перетворилася на нові зірки.