Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) продолжает удивлять астрономов, на этот раз бросая вызов стандартной модели формирования галактик в ранней Вселенной. Согласно популярной гипотезе, тёмная материя помогла самым ранним звёздам и галактикам объединиться, что должно было привести к обнаружению слабых сигналов от небольших примитивных галактик. Однако данные JWST показывают, что самые старые галактики большие и яркие, что согласуется с альтернативной теорией гравитации, известной как MOND (Modified Newtonian Dynamics).

В новом исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal, астрофизик из Case Western Reserve Стейси Макгоу и её коллеги описывают формирование структур в ранней Вселенной. Они обнаружили, что вместо тёмной материи могла играть роль модифицированная гравитация. MOND 1998 году объяснила, что формирование структур в ранней Вселенной должно было произойти гораздо быстрее, чем предсказывала теория холодной тёмной материи, известная как ΛCDM (лямбда-CDM).

Протогалактики, видимые космическим телескопом «Джеймса Уэбб». Источник: NASA

JWST был разработан, чтобы ответить на некоторые из самых больших вопросов во Вселенной, например, как и когда образовались звёзды и галактики. До его запуска в 2021 году ни один телескоп не мог заглянуть так глубоко во Вселенную и так далеко назад во времени. Lambda-CDM предсказывает, что галактики образовались путём постепенной аккреции материи от малых структур к более крупным из-за дополнительной гравитации, создаваемой массой тёмной материи. Однако JWST не обнаружил ожидаемых тусклых сигналов от маленьких предшественников галактик.

«То, что предсказывает теория тёмной материи, отличается от того, что мы видим. Астрономы измыслили тёмную материю, чтобы объяснить, как из очень однородной ранней Вселенной возникают большие галактики с большим количеством пустого пространства между ними, которые мы видим сегодня», — рассказала Стейси Макгоу.

MOND предсказывает, что масса, которая становится галактикой, быстро собирается и изначально расширяется вместе с остальной частью Вселенной. Более сильная гравитация замедляет, а затем обращает вспять расширение, и материал коллапсирует, образуя галактику. В этой теории тёмной материи вообще нет.

«Мы ожидали, что каждая большая галактика, которую мы видим в близлежащей Вселенной, началась с этих крошечных фрагментов. Но даже при всё большем и большем красном смещении — если смотреть на всё более ранние этапы эволюции Вселенной — сигналы оказываются больше и ярче, чем ожидалось», — сказала Макгоу.

Большие и яркие структуры, которые JWST видел на очень ранних этапах развития Вселенной, были предсказаны MOND более четверти века назад.

Эти результаты бросают вызов пониманию ранней Вселенной и могут привести к пересмотру стандартной модели формирования галактик. JWST продолжает предоставлять ценные данные, которые помогут лучше понять процессы, происходящие в ранней Вселенной.