Больше звёзд, больше миров: почему пересчитана масса ранних галактик
Спектральный анализ данных JWST и наземных наблюдений ESO VLT в Чили показал: одна из этих галактик, видимая менее чем через 1,5 млрд лет после Большого взрыва, может быть в четыре раза массивнее прежних оценок. Это ставит под вопрос универсальность начальной функции масс — базового предположения, на котором держатся расчёты темпов звездообразования, числа экзопланет и моделей эволюции галактик последние полвека.
Парадокс зрелых галактик
Стандартная космологическая модель предсказывает: в первые 1,5 млрд лет после Большого взрыва массивные галактики не успевают пройти основную фазу звездообразования. JWST находит их — зрелых, тяжёлых, уже потративших газ. Разрешение парадокса команда из Лейдена предлагает через пересчёт функции масс: в этих галактиках больше маломассивных звёзд, чем допускала универсальная IMF. Если распределение масс не универсально, пересчитывается и число планетных систем в наблюдаемой Вселенной.
Девять галактик на VLT и JWST
Объекты — девять массивных галактик, завершивших основную фазу звездообразования. Данные JWST совмещены с наземной спектроскопией на ESO VLT в Чили. Спектры выявляют избыток маломассивных звёзд относительно моделей IMF, восходящих к работе Эдвина Солпитера — научного руководителя Юбера Ривза. Следствие: одна из галактик, наблюдаемая менее чем через 1,5 млрд лет после Большого взрыва, оказывается в четыре раза тяжелее прежних оценок. Данные Gaia по Млечному Пути независимо указывают на ту же аномалию: распределение звёзд по массам может варьироваться между эпохами и средами.
Roman и предел метода
Проверку гипотезы об универсальности IMF берёт на себя NASA Nancy Grace Roman Space Telescope. Старт — 30 августа, Falcon Heavy, LC-39A, космодром Кеннеди. Перелёт по траектории к точке L2 в 1,5 млн км от Земли. Поле зрения — минимум в 100 раз шире, чем у Hubble. Инструменты: микролинзирование для экзопланет, широкопольный обзор миллиардов галактик для тёмной энергии, слабое гравитационное линзирование для тёмной материи. Расчётный срок — 5 лет, данные — публичны сразу, без проприетарного периода.
Фундаментальное ограничение метода: спектральное разделение отдельных звёзд в древних галактиках требует инструментов с диаметром зеркала, превышающим нынешние наземные и космические телескопы. До их ввода в строй любая ревизия IMF остаётся статистической — доверительный интервал, а не точечная масса. Число экзопланет в наблюдаемой Вселенной в этом случае — не константа, а функция от ещё не замеренной переменной.