В середине сентября астрономы, причастные к последнему ремонту Космического телескопа имени Хаббла, наконец-то смогли без смущения глядеть в глаза своим коллегам. Сразу три научные группы нашли в данных, полученных самой современной камерой космического телескопа, WFC3, следы самых первых галактик нашей Вселенной. Это означало, что огромные деньги на ремонт и дальнейшую работу «Хаббла», за которые на Земле можно было бы создать не одну первоклассную обсерваторию, были потрачены не просто на красивые картинки.
Радости ученых не было предела — рекордно далекие объекты появились больше 13 миллиардов лет назад, когда сам наш мир был в девять-десять раз меньше нынешнего. Возраст Вселенной на тот момент составлял всего 600 миллионов лет, и из данных стало ясно, что это были очень бурные годы. За каких-то 150 миллионов лет, плюнуть-растереть в космических масштабах, число этих галактик выросло примерно в три раза, а их яркость удвоилась.
Интрига без конца
Самую первую статью на этот счет (остальные появились в пределах буквально нескольких дней) подготовила группа под руководством Ричарда Баувенса и Гарта Иллингворта из Ликской обсерватории Калифорнийского университета. Именно эти люди были заказчиками наблюдательной программы, по которой в августе новая камера «Хаббла» десять дней без перерыва глядела в одну область неба, накапливая свет от самых далеких галактик.
Две другие группы использовали те же самые данные (они находятся в открытом доступе), но обрабатывали их по своей методике и совершенно независимо. Тем не менее результаты более или менее сошлись — все группы различили в едва заметных на фото пятнах галактики с одними и теми же характеристиками. Это добавило уверенности в выводах, но, казалось, убило интригу, которую попытались сохранить Баувенс и его коллеги.
По явно преднамеренным оговоркам американцев было понятно, что они готовят к публикации еще одну статью, о еще более древних галактиках, выуженных из тех же данных. Их коллеги и конкуренты, работавшие независимо, ничего подобного не нашли, и казалось напрасным ожидать от Баувенса большего везения. Тем не менее авторы оригинальной статьи отказывались от комментариев на этот счет, медлили с обнародованием следующей статьи и продолжали многозначительно сводить брови на конференциях. Остальным оставалось лишь ждать, что из этого выйдет.
Галактики первой волны
Все карты спутала работа четвертой группы под руководством Яня Хаоцзина из Университета американского штата Огайо, появившаяся в корнельском Архиве электронных препринтов в начале октября. Авторы утверждали, что они смогли найти все в тех же данных те самые галактики, на которые намекал Баувенс, — древнейшие объекты, которые ярко светили во Вселенной, когда ей не было и полумиллиарда лет. Более того, Яню и его коллегам удалось найти в поле зрения «Хаббла» 20 штук таких галактик.
Отсюда следовало, что число галактик во Вселенной в том далеком прошлом не равномерно росло со временем, а в какой-то момент убывало. Как будто через 450 миллионов лет после Большого взрыва галактик было очень много и они были очень яркими. Потом одни ослабли, а другие погасли, и вскоре началась следующая, «стандартная», хорошо изученная астрономами эпоха роста, продолжавшаяся еще 3 миллиарда лет.
явление
Реионизацией
в астрономии называют эпоху ионизации нейтрального водорода, наполнявшего Вселенную в течение сотен миллионов лет после Большого взрыва, после так называемой рекомбинации, когда свободные электроны и протоны объединились в атомы. После реионизации Вселенная стала прозрачной для ультрафиолетового излучения.
Такое поведение — галактики разгораются, затем гаснут, затем разгораются снова — на первый взгляд кажется неестественным: с чего бы им гаснуть-то, когда вокруг полно газа, из которого можно делать новые звезды? И тем не менее этот сценарий хорошо объяснял давешнюю загадку — проблему ранней реионизации Вселенной. Пусть и ценой совершенно противоестественной истории роста галактик.
Проблема ранней реионизации состоит в том, что, по данным спутника WMAP, уже через 300−400 миллионов лет после Большого взрыва что-то разрушило в межгалактическом пространстве большую часть нейтральных атомов водорода, развалив их на отдельные протоны и электроны. Скорее всего, этим «чем-то» должен быть свет. Но откуда взялось столько излучения, ученые до сих пор не знают. Работа Яня давала прямой ответ на этот вопрос: оно пришло вот из этих самых ранних галактик, которые мы, кажется, видим на снимках «Хаббла». А потом они угасли, и эволюция звездных систем пошла привычным для нас путем.
Не так быстро
противоречие
За эмбарго
Что примечательно, после появления статьи Баувенса в архиве ее публичным освещением занялось научно-популярное подразделение того же Nature, Nature News, который обычно не жалует попытки обсудить поданные на рецензию, но еще не опубликованные статьи в популярной прессе. Причины такой непоследовательности пока туманны.
На этой неделе группа Баувенса, наконец, нарушила свое молчание. Под католическое Рождество ученые опубликовали во все том же архиве препринт работы о древнейших галактиках — тех самых, которым была посвящена работа Яня. Как выяснилось, статья подготовлена для публикации в Nature, однако за прошедшие месяцы так и не принята к публикации (как пока не принята в печать и работа Яня — правда, в Astrophysical Journal).
По словам Баувенса и его коллег, через 450 миллионов лет после Большого взрыва галактики во Вселенной действительно существовали — но не такие яркие и не в таком количестве, как получилось у Яня. Более того, американский голландец и его коллеги открыто нападают на «выскочку» Яня, последовательно объявляя каждый из их 20 кандидатов ошибкой. Вместо 20 неясных мазков, которые за древнейшие галактики приняли Янь и его коллеги, Баувенс находит лишь три, притом совсем в других местах фото.
Из подсчетов ученых следует, что никаких свидетельств существования молодой да ранней популяции галактик, реионизовавших Вселенную и затем вымерших, нет. Звездные системы действительно появились в первые сотни миллионов лет назад, но были не такими яркими и медленно и непрерывно росли в течение миллиардов лет. Их вклад в реионизацию не более 10−20%. То есть заметный, но не основной.
Кто их разберет
Так как две группы исследователей использовали одни и те же данные, рассудить, кто из них прав, а кто виноват, сможет лишь время и данные более высокого качества. Может быть, ранняя вспышка образования галактик, реионизовавших Вселенную, действительно была — хотя непонятно, по каким причинам. Может быть, галактики росли непрерывно и не так быстро — но тогда непонятно, что делать с реионизацией.
В одном утверждении группы Яня и Баувенса сходятся, и обе они даже вынесли его в аннотации своих статей. Разобраться во всем должен Космический телескоп имени Джеймса Уэбба, JWST (James Webb Space Telescope), который планируется запустить в 2014 году. Этот шестиметровый гигант будет работать вдали от Земли и в тех самых лучах, в которых лучше всего светят самые древние галактики. Космический телескоп WISE, который составит для JWST поисковую карту, уже запущен.
