Астрономы, вооружённые космическим телескопом «Хаббл», заглянули в прошлое Вселенной дальше, чем когда-либо прежде, и наткнулись на кандидата в самые древние галактики. Это открытие продолжает серию наблюдений, которые ставят под вопрос роль тёмной материи в формировании галактик. Свет от этого объекта шёл до нас 13,2 миллиарда лет — почти всю историю мироздания. Если его галактическая природа подтвердится, мы увидим, как выглядел космос, когда ему было всего 480 миллионов лет от роду.

Крошечный мир четырёхпроцентной Вселенной

Галактика, получившая сухое техническое имя UDFj-39546284, сформировалась в эпоху, которую трудно вообразить. Возраст Вселенной тогда составлял менее полумиллиарда лет — жалкие 3,5% от нынешних 13,7 миллиарда. Объём всего сущего равнялся лишь четырём процентам сегодняшнего. В этом сжатом, плотном и горячем мире только-только зажигались первые звёзды, и UDFj-39546284 была среди пионеров.

Открытие — результат кропотливого анализа данных, собранных камерой Wide Field Camera 3. Этот инфракрасный инструмент астронавты НАСА установили на «Хаббл» в 2009 году, и с тех пор он раз за разом расширяет наши горизонты. Именно инфракрасный диапазон позволил уловить свет, растянутый расширением пространства до огромных длин волн.

Красное смещение как машина времени

Ключом к находке стал коэффициент красного смещения — 10,3. Это число — не просто абстрактный параметр. Оно рассказывает, как расширяющаяся Вселенная растаскивала объекты и вытягивала их излучение в красную, а затем и в инфракрасную часть спектра. Чем выше смещение, тем дальше объект и тем в более раннюю эпоху мы заглядываем. Десятка с лишним — это рубеж, за которым излучение становится видимым только в инфракрасных лучах, и именно там «Хаббл» ищет следы первых галактик.

Ричард Боуэнс из Университета Калифорнии в Санта-Крузе, один из ведущих астрономов в этом исследовании, объясняет: «Исследуя такие объекты, мы можем получить ответ на то, как в ранней Вселенной шло оформление галактик. Это своего рода шкала измерений космического масштаба». Действительно, каждая такая находка — не просто рекорд дальности, а возможность проверить теории формирования крупномасштабных структур.

Кандидат, а не приговор

Пока UDFj-39546284 носит осторожный статус «кандидата в галактики». Расстояние столь велико, что астрономы не спешат с окончательными выводами. Объект может оказаться не галактикой, а, скажем, активной чёрной дырой или иным экзотическим источником излучения. Требуются дополнительные наблюдения и более детальный анализ спектра, чтобы уверенно сказать: да, это именно звёздная система. Подобные загадки ранней Вселенной перекликаются с гипотезой о том, что некоторые черные дыры могли возникнуть раньше самой Вселенной.

Осторожность оправдана. Ранее уже находили галактики, возникшие примерно через 650 миллионов лет после Большого взрыва — на 170 миллионов лет позже новой находки. Сравнение показывает разительные отличия: в более древней UDFj-39546284 плотность звёзд почти в десять раз выше. Такая разница заставляет задуматься о том, насколько бурным было звездообразование в самые первые эпохи.

Эра реионизации и нейтральный водород

Открытие бросает свет и на загадочную «эру реионизации». Согласно современным представлениям, примерно через 300 тысяч лет после Большого взрыва водород во Вселенной был нейтральным — без электрического заряда. Затем, в течение первого миллиарда лет, излучение первых звёзд и галактик постепенно ионизировало этот газ, сделав его прозрачным для ультрафиолета. UDFj-39546284 с её красным смещением выше десяти попадает как раз в тот период, когда процесс только начинался.

«При красном смещении выше отметки в десять мы можем исследовать свойства водорода в период начала ионизации и рассчитывать, насколько быстро это привело к ускоренному возникновению галактик», — поясняет Боуэнс. Таким образом, далёкий кандидат становится не просто рекордсменом по возрасту, но и лабораторией для изучения поворотного момента в истории космоса.

Пока астрономы продолжают всматриваться в инфракрасную бездну, UDFj-39546284 остаётся интригующей загадкой. Подтвердится ли её галактическая природа? Какие ещё сюрпризы скрывает эпоха, когда Вселенная была сжата до четырёх процентов нынешнего объёма? Ответы, возможно, уже летят к нам сквозь миллиарды световых лет.