Астрономи за допомогою космічного телескопа імені Джеймса Вебба уперше ідентифікували новий клас чорних дір, які швидко зростають у масі та оточені щільним ореолом газу, що випромінює яскраве світло, схоже на зоряне.
Про це розповідає ProIT
Загадкові «маленькі червоні точки» у Всесвіті
Відкриття цих незвичайних чорних дір допомагає пояснити феномен так званих «маленьких червоних точок», уперше зафіксованих телескопом Джеймса Вебба у 2022 році. Спочатку вчені вважали їх масивними галактиками, сформованими в ранньому Всесвіті, однак надалі почали підозрювати, що це можуть бути активні надмасивні чорні діри. Залишається питання, чи ці точки — це екзотичні космічні об’єкти, чи лише коротка стадія еволюції галактик і чорних дір.
Відразу після відкриття ці об’єкти отримали неофіційну назву «руйнівники Всесвіту», оскільки їхній вік здавався занадто старим для перших мільярдів років після Великого вибуху. Щоб знайти пояснення їхній природі, астрономи розглянули варіанти, що виходять за межі стандартних типів відомих об’єктів.
“Одне з припущень полягає в тому, що “Маленькі Червоні Точки” — це надзвичайно масивні та компактні галактики з інтенсивним зореутворенням, що призводить до дуже високої щільності зірок у їхніх ядрах. Інше припущення передбачає, що в їхніх центрах знаходяться масивні чорні діри, які часто здаються “надто масивними” в порівнянні з зоряною масою їхніх галактик”, — пояснює астрофізик з Гарвардського та Смітсонівського центру астрофізики, який не брав участі у новому дослідженні, Фабіо Пакуччі.
Перше припущення означає, що «маленькі червоні точки» — це компактні галактики з активним зореутворенням, у яких відбуваються унікальні процеси, не зафіксовані раніше. За другим припущенням, ці точки — це галактики, які живляться від потужної чорної діри в центрі, подібно до активного галактичного ядра, але відрізняються від відомих квазарів раннього Всесвіту.
Новий клас космічних об’єктів: «зірки-чорні діри»
У новому дослідженні, проведеному під керівництвом Анни де Граафф з Інституту астрономії Товариства Макса Планка, астрономи детально вивчили одну з «маленьких червоних точок», яка існувала лише через 1,8 мільярда років після Великого вибуху. Світло від цього об’єкта подолало 12 мільярдів років, перш ніж досягло Землі. Аналіз спектру показав різкий стрибок яскравості — бальмерівський злам, що не характерний для масивних галактик або класичних активних галактичних ядер.
Дослідники охарактеризували цей об’єкт як перебільшену версію «маленької червоної точки», давши йому назву «Скеля» через різкість стрибка яскравості в спектрі. Така особливість свідчить про наявність потужного джерела енергії. За словами Анни де Граафф, бальмерівський злам виникає через щільний водень за певних температур.
Вчені припускають, що подібні об’єкти — це чорні діри, які поглинають навколишню речовину, виділяючи багато енергії та змушуючи газ навколо світитися так, що система починає виглядати як зірка. Головна відмінність у тому, що на відміну від звичайних зірок, тут немає ядерного синтезу, а джерелом енергії є саме чорна діра.
Фабіо Пакуччі вважає, що інші «маленькі червоні точки» також можуть містити схожі об’єкти, однак через обмеження спостережень їхні ознаки залишаються непоміченими. Гіпотеза про існування «зірок-чорних дір» ще потребує додаткових підтверджень — потрібні подальші спостереження та моніторинг цих об’єктів у динаміці.
Анна де Граафф підкреслює, що ще не зрозуміло, як ці об’єкти перетворюються на сучасні популяції чорних дір, оскільки кількість «маленьких червоних точок» зменшується з часом. Це може свідчити про короткотривалість цієї фази.
Надалі астрономи планують використовувати телескоп Джеймса Вебба для дослідження більш яскравих «маленьких червоних точок», щоб детальніше з’ясувати їхню структуру. Якщо їхня природа буде підтверджена, це може пояснити, як у ранньому Всесвіті виникли надмасивні чорні діри. Відкриття подібних об’єктів із щільним ореолом газу навколо допоможе зрозуміти, чи є вони екзотичними зірками, етапом росту чорної діри або ж стадією еволюції галактик.
Результати дослідження опубліковані у журналі Astronomy & Astrophysics.