Учёные обнаружили 300 необычно ярких объектов в ранней Вселенной с помощью телескопа Webb

Графика, показывающая загадочные объекты во Вселенной, которые идентифицировали исследователи из Университета Миссури. Автор: Бангчжэн «Том» Сун / Университет Миссури

В новом исследовании учёные из Университета Миссури заглянули в глубины Вселенной и обнаружили нечто неожиданное. Используя инфракрасные снимки, сделанные мощным космическим телескопом NASA James Webb (JWST), они идентифицировали 300 объектов, которые оказались ярче, чем должны были быть.

«Эти загадочные объекты являются кандидатами в галактики ранней Вселенной, то есть они могут быть одними из самых первых галактик», — пояснил Хаоцзин Янь, профессор астрономии из Колледжа искусств и наук Университета Миссури и соавтор исследования. «Если даже несколько из этих объектов окажутся тем, чем мы их считаем, наше открытие может поставить под сомнение текущие представления о формировании галактик в ранней Вселенной — в период, когда начали формироваться первые звёзды и галактики».

Но идентификация объектов в космосе — не мгновенный процесс. Для подтверждения их природы требуется тщательная пошаговая работа, сочетающая передовые технологии, детальный анализ и немного космического детектива.

Исследование под названием «Очень яркие "выпадающие" объекты, обнаруженные с помощью инструмента NIRCam телескопа James Webb» было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.

Шаг 1: Первые подсказки

Исследователи начали с использования двух мощных инфракрасных камер JWST: Near-Infrared Camera (NIRCam) и Mid-Infrared Instrument (MIRI). Оба инструмента специально разработаны для обнаружения света из самых далёких уголков космоса, что критически важно при изучении ранней Вселенной.

Почему именно инфракрасный диапазон? Потому что чем дальше объект, тем дольше его свет путешествовал до нас.

«Свет от этих ранних галактик, проходя через пространство, растягивается в более длинные волны — смещаясь из видимого диапазона в инфракрасный», — объяснил Янь. «Это растяжение называется красным смещением, и оно помогает нам определить, насколько далеко находятся эти галактики. Чем выше красное смещение, тем дальше галактика от Земли и ближе к началу Вселенной».

Хаоцзин Янь. Автор: Университет Миссури

Изображения примеров очень ярких "выпадающих" объектов в фильтрах F090W, F115W, F150W и F200W, расположенные сверху вниз. Автор: The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/addbe0

Шаг 2: Метод «выпадения»

Для идентификации каждого из 300 кандидатов в ранние галактики исследователи использовали проверенный метод, называемый «техникой выпадения».

«Он обнаруживает галактики с высоким красным смещением, ища объекты, которые видны в более красных длинах волн, но исчезают в более синих — это признак того, что их свет преодолел огромные расстояния и время», — пояснил Бангчжэн «Том» Сун, аспирант, работающий с Янем и ведущий автор исследования. «Это явление указывает на "Лаймановский разрыв" — спектральную особенность, вызванную поглощением ультрафиолетового света нейтральным водородом. С увеличением красного смещения этот признак смещается в более красные длины волн».

Шаг 3: Оценка деталей

Хотя метод «выпадения» идентифицирует кандидатов в галактики, следующий шаг — проверить, могут ли они находиться на «очень» высоких красных смещениях, отметил Янь.

«В идеале это делается с помощью спектроскопии — метода, который разлагает свет на различные длины волн для выявления признаков, позволяющих точно определить красное смещение», — сказал он.

Но когда полные спектроскопические данные недоступны, исследователи могут использовать метод подгонки спектрального энергетического распределения. Этот метод позволил Суну и Яню оценить красные смещения кандидатов в галактики, а также другие их свойства, такие как возраст и масса.

Раньше учёные часто считали, что эти чрезвычайно яркие объекты — не ранние галактики, а что-то иное, их имитирующее. Однако, основываясь на своих выводах, Сун и Янь полагают, что эти объекты заслуживают более пристального изучения и не должны так быстро исключаться из рассмотрения.

«Даже если только несколько из этих объектов подтвердятся как галактики ранней Вселенной, они заставят нас пересмотреть существующие теории формирования галактик», — подчеркнул Янь.

Шаг 4: Окончательный ответ

Финальный тест будет использовать спектроскопию — «золотой стандарт» — для подтверждения выводов команды.

Спектроскопия разлагает свет на различные длины волн, подобно тому, как призма разделяет свет на радугу цветов. Учёные используют эту технику, чтобы раскрыть уникальный «отпечаток» галактики, который может рассказать о её возрасте, процессе формирования и составе.

«Один из наших объектов уже подтверждён спектроскопией как галактика ранней Вселенной», — сказал Сун. «Но этого объекта недостаточно. Нам потребуются дополнительные подтверждения, чтобы с уверенностью сказать, подвергаются ли текущие теории сомнению».

Дополнительная информация: Бангчжэн Сун и др., On the Very Bright Dropouts Selected Using the James Webb Space Telescope NIRCam Instrument, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/addbe0

Источник: University of Missouri