Вебб знайшов загадкові об’єкти — це зародки чорних дір

“Маленькі червоні точки” (LRD), виявлені телескопом Джеймса Вебба, можуть бути ранніми етапами формування галактик, що згодом породили надмасивні чорні діри, – припускає нове дослідження міжнародної групи астрономів.

Після перших спостережень JWST у грудні 2022 року науковці звернули увагу на загадкові компактні об’єкти з надзвичайно червоним спектром. Вони отримали назву Little Red Dots — “маленькі червоні точки”. Ці структури, розташовані на великих космологічних відстанях, тобто у ранньому Всесвіті (між червоними зміщеннями z=8 і 4, що відповідає першим 10% віку Всесвіту), поставили перед наукою фундаментальні питання: що саме ми бачимо — крихітні зоряні галактики чи активні ядра з чорними дірами?

Існують дві основні інтерпретації природи LRD. Перша, “зоряна” модель, пояснює червоність великою кількістю пилу й зірок у надщільних ядрах ранніх галактик. За цією теорією, LRD — це свого роду мініатюрні “пилові галактики”, які формують нові зірки з надзвичайною інтенсивністю. Друга, “чорнодіркова” гіпотеза, розглядає їх як прообрази активних галактичних ядер — систем, де енергія випромінюється внаслідок акреції речовини на надмасивну чорну діру.

Однак нова робота, очолена професором Андресом Ескалою з Чилійського університету, пропонує синтез обох підходів. “Ми вважаємо, що LRD еволюціонують від зоряних систем до таких, де неминуче формується чорна діра, – тобто це не різні типи об’єктів, а різні етапи одного процесу”, — пояснює Ескала.

За цією еволюційною моделлю, надщільні зоряні області LRD стають нестабільними під дією власної гравітації. Внутрішні частини таких систем поступово колапсують, породжуючи насіння надмасивних чорних дір (SMBH). “Навіть якщо ці об’єкти складаються лише із зірок, наша робота показує, що вони не можуть залишатися стабільними. Їхні центральні області приречені на формування чорної діри”, — зазначає Ескала.

Цікаво, що відсутність значного рентгенівського випромінювання в LRD, на відміну від сучасних квазарів, не суперечить цій теорії. Навпаки, це свідчить про молодість систем — чорні діри в них ще не досягли стадії активного поглинання речовини. Таким чином, LRD можуть бути “зародками” майбутніх галактичних ядер.

За словами дослідників, LRD мають розміри приблизно 100 парсеків, тобто вдесятеро менші, ніж найкомпактніші галактики, відомі раніше, але водночас демонструють високу масу та щільність. Це робить їх унікальними лабораторіями для вивчення перших структур, що формувалися після Великого вибуху.

“Їхня тимчасова поява у Всесвіті говорить про ранню фазу еволюції галактик. Згодом вони або розширюються, перетворюючись на більші системи, або стають ядрами, подібними до тих, що ми бачимо сьогодні при менших червоних зміщеннях,” — пояснює Ескала.

Цей підхід об’єднує різні спостереження Вебба й допомагає заповнити прогалину між зоряними скупченнями та зрілими галактиками. Якщо теорія підтвердиться, LRD можна буде вважати першими осередками формування надмасивних чорних дір — однієї з найзагадковіших структур у космології.

Таким чином, “маленькі червоні точки” можуть виявитися не просто курйозом раннього Всесвіту, а ключем до розуміння походження перших галактик і чорних дір, які сьогодні визначають структуру космосу.