Новое исследование ставит под сомнение происхождение реликтового излучения. Ранние галактики могли внести в него значительный вклад, что может изменить наше понимание истории Вселенной.
Новое исследование предполагает, что часть реликтового излучения, ранее считавшегося остатком Большого взрыва, может быть результатом активности ранних галактик. Это открытие ставит под сомнение основы стандартной космологической модели.
Реликтовое излучение, которое считается «эхом» Большого взрыва, более полувека оставалось одним из ключевых доказательств теории происхождения Вселенной. Но новое исследование, опубликованное в журнале Nuclear Physics B, поставило под сомнение сам факт его существования. Если выводы авторов верны, то история Вселенной может оказаться совсем иной, а Стандартная модель космологии — неполной.
Реликтовое излучение — это микроволновое фоновое излучение, которое заполнило космос спустя около 380 000 лет после Большого взрыва. Тогда горячая и плотная Вселенная остыла до такой степени, что электроны и протоны начали объединяться в нейтральные атомы водорода. Вселенная стала «прозрачной», и фотоны — частицы света — получили возможность свободно распространяться. Именно это излучение, как считалось, мы и наблюдаем сегодня в виде слабого, равномерного фона с температурой около 2,7 Кельвина.
Однако наблюдения последних лет заставили ученых усомниться в этой картине. Современные телескопы, включая обсерваторию «Уэбба», обнаружили в молодой Вселенной полностью сформированные массивные галактики, которые не укладываются в существующие космологические модели. Согласно расчетам, они просто не могли образоваться так быстро после Большого взрыва.
Исследователи из Боннского университета и Стелленбосского университета в Южной Африке проанализировали светимость этих ранних галактик, особенно эллиптических — крупнейших и старейших. Они выяснили, что в ранние эпохи Вселенной эти галактики были гораздо ярче, чем считалось ранее: в 10 000 раз ярче, чем сегодня. Это объясняется крайне интенсивным звездообразованием: сотни миллиардов звезд сформировались в течение всего нескольких сотен миллионов лет.
Авторы исследования пришли к выводу, что значительная часть того, что мы сегодня воспринимаем как реликтовое излучение, на самом деле может быть фоновым светом от этих древних, ярких звезд. По их оценкам, по крайней мере 1% микроволнового фона может быть объяснен светом формирующихся галактик. И хотя цифра кажется небольшой, это в десятки раз превышает уровень флуктуаций (0,001%), на которых основана большая часть интерпретаций в современной космологии.
Если это верно, то реликтовое излучение может быть не «эхом» Большого взрыва, а сложным наложением излучения звёзд и пыли, возникших позже. Это подрывает один из краеугольных камней теории горячего Большого взрыва и означает, что наша картина происхождения и эволюции Вселенной требует серьезного пересмотра.
До сих пор реликтовое излучение считалось самым весомым экспериментальным подтверждением теории горячего Большого взрыва. Его однородность и флуктуации интерпретировались как свидетельство плотностных неоднородностей в ранней Вселенной — тех самых, из которых позже сформировались галактики и скопления. Однако если фоновое излучение содержит значимый вклад от астрофизических объектов, а не только от «первого света», то все сделанные на его основе выводы — от распределения материи до геометрии Вселенной — могут оказаться неверными.
Исследование вызывает много вопросов и уже активно обсуждается в научном сообществе. Некоторые ученые считают, что влияние галактик на фон можно объяснить и без отказа от теории Большого взрыва. Другие же видят в этом работу важный сигнал к тому, что пора обновить космологические модели с учетом новых наблюдений.
Как бы то ни было, если реликтовое излучение действительно не является первичным, то это означает, что у человечества пока нет прямых доказательств горячего начала Вселенной. А значит — ее история может быть совсем другой.
