Во времена, когда Вселенная была еще маленькой и почти не происходило химических процессов, ученые обнаружили неожиданное явление — значительное количество углеродной пыли менее чем через миллиард лет после Большого взрыва. Это открытие вызвало шок и удивление среди научного сообщества, так как оно предполагает наличие способов повышенного производства углерода в бурной ранней Вселенной.

Исследование проводилось с использованием космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), который позволяет заглянуть в далекие уголки Вселенной. Ученые обнаружили углеродистую пыль с красным смещением 4-7, что предоставляет важные ограничения для моделей и сценариев образования пыли в ранней Вселенной.

Первый миллиард лет жизни Вселенной, известный как Космический Рассвет, был критическим временем. В это время образовались первые атомы, первые звезды и первый свет расцвел во тьме. Однако для формирования значительного количества элементов тяжелее водорода и гелия требовались звезды.

Звезды, превращая атомы друг в друга в своих ядрах, создают более тяжелые элементы в процессе, называемом звездным нуклеосинтезом. Однако эти элементы накапливаются в звезде до тех пор, пока у нее не кончается термоядерный материал, и она умирает, выбрасывая свое содержимое в космос. Обычно этот процесс занимает некоторое время.

Используя JWST, ученые изучали пыль, висящую во время Космического Рассвета, и обнаружили необычное явление — сильную особенность в спектре, связанную с поглощением света углеродной пылью всего через 800 миллионов лет после Большого взрыва.

Проблема заключается в том, что считалось, что для формирования таких пылинок требуется несколько сотен миллионов лет, а характеристики галактик указывают на то, что они слишком молоды для такого временного интервала формирования. Однако это не неразрешимая проблема.

Известно, что первые звезды во Вселенной были намного массивнее, чем более молодые звезды, которые мы наблюдаем сегодня. Более массивные звезды быстрее расходуют свои запасы топлива и проживают относительно короткую жизнь, взрываясь сверхновыми и распространяя более тяжелый материал.

Также существуют звезды, которые являются фабриками абсолютной пыли. Это так называемые звезды Вольфа-Райе, массивные звезды на грани сверхновой. Они содержат много углерода и находятся в процессе выброса массы с высокой скоростью. Эти выбросы также содержат большое количество углерода.

Открытие большого количества углерода в нескольких галактиках во время космического рассвета может свидетельствовать о том, что эти процессы были более распространены в ранней Вселенной, чем в более позднем пространстве-времени.