Скрытые малые звёзды: как телескоп James Webb пересмотрел массу древних галактик и шансы на внеземную жизнь

Более полувека астрофизики во всём мире опирались на одну фундаментальную предпосылку: соотношение массивных и маломассивных звёзд в момент их рождения остаётся неизменным в любой точке Вселенной — от нашего Млечного Пути до самых отдалённых уголков космоса. Именно это допущение, известное как начальная функция массы звёзд, служило «весами», с помощью которых учёные вычисляли общую массу звёздных систем. Теперь международная группа исследователей, возглавляемая профессором Мариска Крик из Лейденского университета (Нидерланды), подвергла эту универсальность серьёзному сомнению. По данным нового исследования, ранние галактики содержали значительно больше малых звёзд и были массивнее, чем предполагала стандартная космологическая модель.

Как Webb и ESO раскрыли скрытую популяцию звёзд

Для проведения работы команда объединила два мощнейших инструмента современной астрономии: спектральные данные космического телескопа James Webb и наблюдения Большого телескопа Европейской южной обсерватории (ESO) в Чили. Объектом анализа стали девять массивных галактик, сформировавшихся в первые полтора миллиарда лет после Большого взрыва и уже прекративших активное звездообразование. Именно «зрелое» состояние этих объектов позволило учёным спокойно оценить их звёздный состав без помех от яркого свечения недавно рождённых звёзд.

Эффект «небоскребов и домов» и новый метод анализа

Проблема заключалась в том, что самые яркие звёзды-гиганты буквально ослепляли приборы. Исследователи сравнивают это явление с ночным городом, где сияние небоскребов скрывает из виду небольшие дома: тусклые маломассивные звёзды «тонут» в блеске гигантов, и их сигнал теряется на фоне общего излучения. Традиционный подход — оценивать количество ярких гигантов и экстраполировать эти данные на тусклые звёзды — систематически занижал истинную массу системы. Новые методы обработки спектра позволили «пробиться» сквозь ослепительный свет и разглядеть ранее невидимую популяцию малых звёзд, что радикально изменило картину.

Четыре раза тяжелее: пересмотр массы древних галактик

Самым показательным стал результат по одной из исследуемых галактик, существовавшей уже через 1,5 миллиарда лет после рождения Вселенной. После пересчёта с учётом скрытой популяции маломассивных звёзд её масса оказалась в четыре раза больше, чем считалось ранее. Это не единичная погрешность, а систематический эффект: если даже одна галактика оказалась столь «тяжелее», то и остальные объекты эпохи ранней Вселенной, вероятно, требуют аналогичного пересмотра в сторону увеличения.

Вызов стандартной космологической модели

Здесь возникает ключевое научное противоречие, которое авторы исследования излагают открыто. Если первые галактики набирали колоссальную массу столь стремительно, это создаёт существенные противоречия с актуальными теориями формирования космических структур. Стандартная модель предполагает определённые темпы роста галактик, и обнаружение избыточной массы в ранней Вселенной ставит под вопрос ряд её параметров. Учёные подчёркивают, что речь идёт не об опровержении всей космологии, а о необходимости уточнения механизмов, с помощью которых галактики накапливали массу в первые миллиарды лет.

Последствия для астробиологии и поиска жизни

Сдвиг в понимании количества малых звёзд имеет прямые последствия за пределами чистой астрофизики. Как отмечает руководитель исследования профессор Мариска Крик, именно вокруг маломассивных звёзд — в том числе красных карликов — чаще всего формируются каменистые планетные системы. Если таких звёзд в ранней Вселенной было гораздо больше, то и условия для возникновения экзопланет и потенциальной жизни появились значительно раньше и в гораздо больших масштабах, чем предполагалось до сих пор. Это существенно расширяет «окно» для поиска следов внеземной жизни и перераспределяет приоритеты в программах астробиологии.

Что дальше: путь к первым поколениям звёзд

В ближайшее время команда астрономов планирует применить новую методику спектрального анализа к ещё более древним объектам, чтобы подобраться к эпохе формирования самых первых поколений звёзд в раннем космосе. Успех этого шага позволит окончательно установить, насколько универсальна начальная функция массы звёзд и требуется ли пересмотр базовых моделей звёздообразования. Пока же главное следствие работы состоит в том, что Вселенная оказалась «населённой» малыми звёздами густее, чем думали, — а вместе с ней и более обитаемой, чем предполагала стандартная картина.