Însă existenţa unor galaxii care păreau masive şi mature în timpul "copilăriei" Universului a sfidat aşteptările - ele erau prea mari şi apăruseră prea devreme. Oamenii de ştiinţă au încercat să găsească o explicaţie în timp ce puneau sub semnul întrebării principiile de bază ale cosmologiei, ştiinţa care studiază originea şi dezvoltarea Universului. Un nou studiu poate rezolva acest mister fără să atragă automat infirmarea teoriilor din actualele cărţi de astronomie.

Oamenii de ştiinţă din Statele Unite au folosit simulări computerizate foarte sofisticate pentru a modela felul în care au evoluat primele galaxii. Acele simulări au indicat că formarea stelelor s-a desfăşurat într-un mod diferit în acele galaxii în primele câteva sute de milioane de ani de după Big Bang - un eveniment care s-a produs în urmă cu 13,8 miliarde de ani şi care a dat naştere Universului - decât se desfăşoară în galaxiile mari, precum Caleea Lactee, ce populează cosmosul din zilele noastre.

Formarea stelelor în galaxiile timpurii s-a produs mai degrabă în urma unor mari explozii ocazionale decât în urma unui ritm constant. Acest aspect este important, pentru că cercetătorii folosesc de obicei strălucirea unei galaxii pentru a determina mărimea acesteia - masa colectivă a milioanelor sau miliardelor de stele ce o compun.

Aşadar, potrivit noului studiu, acele galaxii ar putea fi relativ mici, potrivit aşteptărilor, dar ar putea străluci la fel de mult ca galaxiile masive - oferind impresia înşelătoare a unei mase mari - datorită exploziei strălucitoare din timpul formării stelelor.

"Astronomii pot măsura cu siguranţă cât de strălucitoare sunt acele galaxii timpurii deoarece fotonii (particule de lumină) pot fi detectaţi şi cuantificaţi în mod direct, deşi este mult mai greu de greu de spus dacă acele galaxii sunt cu adevărat mari sau masive. Ele par mari deoarece s-a observat că erau strălucitoare", a declarat Guochao Sun, un cercetător aflat la studii postdoctorale la Universitatea Northwestern din statul american Illinois şi principalul autor al studiului publicat în această săptămână în Astrophysical Journal Letters.

Telescopul spaţial James Webb, lansat în 2021 şi devenit operaţional în 2022, a detectat galaxii de aproximativ 10 ori mai strălucitoare în "zorii cosmosului" decât se anticipase anterior în baza celor mai multe modele teoretice.

"Potrivit modelului standard din cosmologie, nu ar trebui să existe multe galaxii foarte masive în zorii cosmosului, întrucât galaxiile au nevoie de timp pentru a creşte după Big Bang. Imediat după Big Bang, Universul a fost umplut cu o plasmă foarte fierbinte şi aproape uniformă - o sferă de foc - şi în care nu existau stele sau galaxii", a adăugat un alt autor al studiului, Claude-Andre Faucher-Giguere, astrofizician la Universitatea Northwestern.

"În studiul nostru, am demonstrat cantitativ, folosind simulările pe care le-am făcut, că exploziile de formare a stelelor produc flash-uri de lumină care pot explica galaxiile foarte strălucitoare observate de telescopul James Webb. Acest lucru este foarte important, pentru că el explică aceste galaxii foarte strălucitoare fără a infirma modelul cosmologic standard", a adăugat el.

Simulările din noul studiu au fost realizate ca parte a proiectului de cercetare Feedback of Relativistic Environments (FIRE).

Cercetarea a fost centrată pe un fenomen denumit "formarea stelelor în explozie".

"În contrast cu formarea stelelor într-un ritm aproape constant, activitatea de formare stelară în acele galaxii timpurii s-a desfăşurat cu întreruperi, cu anumite fluctuaţii mari de-a lungul timpului. Acest lucru a dus, în schimb, la mari variaţii în strălucirea lor pentru că lumina văzută de telescoape precum JWST era emisă de stele tinere formate în acele galaxii", a adăugat Guochao Sun.

Oamenii de ştiinţă au o anumită idee despre motivul pentru care acest fenomen se produce în galaxiile mai mici. Acolo, un grup de stele foarte mari pot să formeze o explozie bruscă, apoi să explodeze în supernove după doar câteva milioane de ani din cauza mărimii lor uriaşe. Ele expulzează gaze în spaţiu care devin ingrediente pentru o altă formare de stele în explozie. În schimb, efectele gravitaţionale mai puternice din galaxiile mai mari împiedică astfel de explozii, favorizând un proces constant de formare stelară.

Guochao Sun se aşteaptă ca telescopul spaţiale James Webb să continue să aducă noi provocări pentru felul în care comunitatea ştiinţifică înţelege Universul şi să ofere totodată perspective proaspete asupra acestuia, indiferent dacă ele respectă sau infirmă aşteptările cercetătorilor.