Posted by უკვე 2010-იანი წლების მეორე ნახევარში, სამყაროს რუქებზე უცნაურმა გალაქტიკებმა დაიწყო გამოჩენა: ახალგაზრდა, მაგრამ ვარსკვლავებით მდიდარმა გალაქტიკებმა. წითელი წანაცვლება მიუთითებდა, რომ მათი ასაკი 1– 2 მილიარდი წელია, ნათობა კი იმაზე, რომ მათი მასა 100 მილიარდი მზის მასაზე მეტია. სტანდარტული თეორიების მიხედვით, გალაქტიკებს ასეთი მასის დასაგროვებლად მეტი დრო ესაჭიროება.
მსგავსი აღმოჩენების ნამდვილი ბუმი, ინფრაწითელ დიაპაზონში მომუშავე კოსმოსური ტელესკოპის, “ჯეიმს ვების” გაშვების შემდეგ, 2021 წლის ბოლოს დაიწყო. ეს არის ყველაზე მგრძნობიარე ინფრაწითელი ინსტრუმენტი ასტრონომიის ისტორიაში. მან უამრავი შორეული, ძნელად შესამჩნევი გალაქტიკა აღმოაჩინა. ფუნქციონირების დაწყების პირველ თვეებში, ვებმა რამდენიმე ათეული გალაქტიკა დაინახა ფოტომეტრიული წითელი წანაცვლებით z > 10 (ანუ, დიდი აფეთქებიდან პირველი 450 მილიონი წელიწადი).
სამყაროს გაფართოების გამო, გალაქტიკები ერთმანეთს შორდება, შორეული ობიექტებიდან გამოსხივებული სინათლე ე.წ. წითელ წანაცვლებას განიცდის, ანუ მაღალენერგეტიკულიდან გადადის დაბალენერგეტიკულ სპექტრში, ცდება კიდეც ჩვენთვის ხილულ დიაპაზონს. რაც უფრო შორსაა ობიექტი, მით მეტია მისი წითელი წანაცვლება. არსებობს უკუეფექტიც, როცა ობიექტი გვიახლოვდება, ე.წ. მწვანე წანაცვლება. ფოტომეტრული წანაცვლების სიზუსტე, სპექტრულზე მცირეა, გამოყენება გარეგალაქტიკური მანძილების დასადგენად, უამრავი გალაქტიკისა და კვაზარისთვის ერთად.
ვების განსაკუთრებულმა მგრძნობელობამ ისიც გამოავლინა, რომ არც ახლომდებარე გალაქტიკებთან დაკავშირებით არის ყველაფერი მარტივად. 2023 წლის დასაწყისში, ივო ლაბემ და კოლეგებმა, ჟურნალ Nature-ში განიხილეს ვების აღმოჩენილი ობიექტები ფოტომეტრიული წანაცვლებით 7,4 ≤ z ≤ 9,1 (დიდი აფეთქებიდან 500-700 მილიონი წელი). მათ შორის აღმოჩნდა ექვსი გალაქტიკა, რომელთა ვარსკვლავების მასა 10 მილიარდ მზეზე მეტია, ანუ არსებული თეორიებით ნავარაუდევზე ბევრად მეტი.
ვებს ასევე შეუძლია გაზომოს სპექტრები. მაგალითად, გალაქტიკას ZF-UDS-7329 აქვს სპექტროსკოპული წანაცვლება z = 3,2. ეს, დიდი აფეთქებიდან 2 მილიარდ წელზე მეტია. სპექტრული მონაცემების დეტალური ანალიზით კი გაირკვა, რომ ამ გალაქტიკის ვარსკვლავები ახალშობილივით ნამდვილად არ გამოიყურებიან. იმ დროს, როდესაც მათი პირველი სინათლ გამოსხივდა, უმეტესობა უკვე სულ მცირე 1,5 მილიარდი წლის იყო. მაშ, როგორ მოასწრო ყველა ამ ვარსკვლავმა ჩამოყალიბება?
რითი შეიძლება ეს ყველაფერი აიხსნას? მხოლოდ გალაქტიკების ფორმირების მოდელების „ოდნავ შესწორება“ იქნება საკმარისი, თუ საჭირო იქნება კოსმოლოგიის რადიკალური რეფორმირება?
ამ საკითხთან დაკავშირებით, მოსაზრებები განსხვავებულია. ჯოზეფ სილკის ჯგუფმა, Astrophysical Journal Letters-ში გამოქვეყნებულ სტატიაში, საინტერესო ჰიპოთეზა წამოაყენა. ეს მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ პროტოგალაქტიკებში (ჩანასახებში), ზემასიური შავი ხვრელების ჩამოყალიბება ძალიან ადრე დაიწყო, შესაძლოა, დიდი აფეთქებიდან პირველ 100 მილიონ წელიწადში.
შავი ხვრელების გარშემო მატერიის ცხელი (აკრეციული) დისკი ბრუნავს, რომელიდანაც, თანდათან, ეს მატერია ხვრელის წიაღში გადადის. შავი ხვრელის ახლო სივრცე, რადიაციის მძლავრი ნაკადების წყაროა, ასევე, ლამის სინათლის სიჩქარით მოძრავი ნაწილაკების ჭავლებისა. ეს კარგად ცნობილი ფენომენებია. ასეთი შავი ხვრელის მქონე გალაქტიკის ბირთვს, აქტიურს უწოდებენ (კვაზარი).
ამ ჰიპოთეზაში უჩვეულო ის არის, რომ მთელი ეს აქტივობა ხდებოდა სწორედ პროტოგალაქტიკური გაზის ღრუბლების შუაგულში. რადიაციამ და ნაწილაკების ნაკადებმა გაზი “აამღვრია” და წონასწორობის მდგომარეობიდან გამოიყვანა. წყალბადის ღრუბლები გაიფანტა და გრავიტაციამ, გაზის შემთხვევითი შესქელებები ვარსკვლავებად აქცია. შედეგად, ვარსკვლავების ფორმირება მოხდა ბევრად უფრო სწრაფად, ვიდრე აქამდე ითვლებოდა (ვარსკვლავი ).
მაგრამ, ახალდაბადებულ სამყაროში საიდან მოხვდა შავი ხვრელები მილიონობით და მილიარდობით მზის მასებით? საერთოდ, მათი ფორმირების მექანიზმი, განსაკუთრებით, სწრაფი ფორმირება, ცალკე მდგომი კომპლექსური საკითხია. არსებობს ორი ძირითადი თეორია. პირველი ამტკიცებს, რომ ეს შავი ხვრელები, პირველადი გაზის სქელი ღრუბლების შეკუმშვის შედეგად წარმოიქმნა. მეორის მიხედვით, ზეახლად აფეთქებული მასიური ვარსკვლავების “ამომწვარი” ბირთვების (ე.წ. ვარსკ. მასის შავი ხვრელები) შეერთებებით. ორივე შემთხვევაში, ძნელი ასახსნელია, დიდი აფეთქებიდან პირველ მილიარდ წელიწადში, როგორ გადავიდნენ ეს შავი ხვრელები ზემასიურების კატეგორიაში, რაც, აგერ, დამზერებითაც მტკიცდება, ძალიან შორეულ გალაქტიკებს, ანუ პირველებს, აქტიური ბირთვები ნამდვილად აქვთ. რაღა უნდა ვთქვათ პირველ ას მილიონ წელზე! (ადრეული სამყაროს ზემასიური შავი ხვრელი).
ავტორები, “სამყაროს გამოსასწორებლად”, რამდენიმე გზას გვთავაზობენ. შეიძლება შეიცვალოს არაერთგვაროვნებათა სივრცობრივი განაწილება, შავი ხვრელებსითვის ზრდის გასაადვილებლად. შეიძლება გავზარდოთ ე.წ. პირველადი შავი ხვრელების რაოდენობა, რომლებიც დიდი აფეთქების პირველ წამში გაჩნდა. ნუ, არის სხვა ვარიანტებიც. ამავე დროს, მეცნიერები აღიარებენ, რომ ეს მოსაზრებები პირველადია და გამარტივებული. საჭიროა უფრო დეტალური ანალიზი იმისა, იმუშავებს თუ არა ხსენებული მექნიზმები და ეწერება თუ არა ისინი სტანდარტულ კოსმოლოგიურ მოდელში.
ΛCDM (ლამბდა სი-დი-ემ) – ლამბდა-ცივი ბნელი მატერია, თანამედროვე კოსმოლოგიური მოდელია, რომელშიც სივრცობრივ-ბრტყელი სამყარო, ჩვეულებრივ მატერიასთან ერთად, ბნელი ენერგიითა (აღიწერება კოსმოლოგიური მუდმივა ლამბდათი აინშტაინის განტოლებებში) და ცივი ბნელი მატერიით არის შევსებული. ამ მოდელის მიხედვით, სამყაროს ასაკი 13,82 მილირდი წელია.
ალბათ, ამ უკანასკნელს, მაინც მოუწევს შეცვლა. ასეთ დასკვნამდე მივიდა მაიკლ ბოილან-კოლჩინი, რომელმაც თავისი ნაშრომი Nature Astronomy-ში გამოაქვეყნა. მკვლევარმა განიხილა გალაქტიკები, რომლებიც ვებმა ფოტომეტრულ 7 ≤ z ≤ 10 წანაცვლებაზე აღმოაჩინა (500–800 მლნ.წ. დიდი აფეთქების მერე). ასტრონომმა დაასკვნა, რომ ასეთი გალაქტიკების სიმრავლე ΛCDM-კოსმოლოგიაში ვერ ჯდება, გალატქიკების წარმოქმნის თითქმის ნებისმიერი მექანიზმით. რაღაც უნდა შეიცვალოს. მაგალითად, ბნელი მატერიის რაოდენობა ან თვისებები, რომლებმაც გალაქტიკების ფორმირებაში გადამწყვეტი როლი ითამაშეს. ამ სუბსტანციასთან დაკავშრიებული ალტერნატიული თეორიებიც უხვადაა (მოკლედ კოსმოლოგიური მოდელის შესახებ).
ჩვეულებრივი მოვლენაა, შეცდომების გაპარვა გაზომვებში, ხარვეზები მსჯელობაში და გამოთვლებში. მაგრამ ასეთი ნამუშევრების მზარდი რაოდენობა, პრობლემაზე თვალის დახუჭვის შესაძლებლობას გამორიცხავს. როგორც ჩანს, უახლოეს ათწლეულებში ჩვენ კვლავ ვიხილავთ “ახალ ცას და ახალ დედამიწას”, არა პირველად კოსმოლოგიური მეცნიერების ისტორიაში (დიდი აფეთქება, “ჯეიმს ვები” და “პანიკა”).