JWST знайшов «Скелю» — загадковий об’єкт у ранньому Всесвіті

Знайдення “Скелі”: астрономи переглядають природу найдавніших об’єктів Всесвіту.

Відбиток зорі-чорної діри, зроблений художником (не в масштабі). Таємничі крихітні точки світла, виявлені на зорі Всесвіту, можуть бути гігантськими сферами гарячого газу, настільки щільними, що виглядають як атмосфери типових зірок, які живляться за рахунок ядерного синтезу; однак замість термоядерного синтезу їх живлять надмасивні чорні діри в центрі, які швидко втягують матерію, перетворюючи її в енергію і випромінюючи світло. Фото: Т. Мюллер/А. де Граафф/Інститут астрономії імені Макса Планка

Нові дані телескопа Джеймса Вебба (JWST) змусили астрономів повністю переосмислити уявлення про ранній Всесвіт і процеси формування галактик.

З моменту запуску космічного телескопа JWST у 2022 році вчені почали фіксувати загадкові “маленькі червоні крапки”, що виявилися об’єктами з незвично високою масою та яскравістю для раннього Всесвіту. Ці структури виникли менш ніж через 700 мільйонів років після Великого вибуху, однак мали властивості, які більше відповідали зрілим галактикам, подібним до Чумацького Шляху. Спочатку дослідники вважали, що мають справу з надто швидко сформованими галактиками, але нові спектроскопічні дані поставили цю гіпотезу під сумнів.

Розкриття таємниці: поява “Скелі”

У липні 2024 року команда астрономів виявила об’єкт з унікальними спектральними характеристиками, який назвали “Скеля”. Він виявився найбільш екстремальним прикладом серед усіх відомих подібних джерел. “Нічне небо такої галактики було б сліпуче яскравим”, — зазначає Бінджі Ванг із Прінстонського університету. За його словами, “зірки формуються завдяки надзвичайним процесам, які ніколи раніше не спостерігалися”. Це відкриття було зроблене під час кампанії, що тривала близько 60 годин спостережень з використанням спектрометрії — методу, який дозволяє вимірювати світло на різних довжинах хвиль.

Об’єкт-аномалія та вогняний газовий кокон

“Скеля” виявилася не галактикою, а однією надмасивною чорною дірою, яка поглинає навколишню матерію з такою інтенсивністю, що утворюється вогненний газовий кокон. Цей кокон складається переважно з водню, нагрітого до високих температур, і саме його світло зафіксував телескоп. “Екстремальні властивості ‘Скелі’ змусили нас повернутися до креслярської дошки і придумати абсолютно нові моделі”, — пояснює Анна де Граафф з Інституту Макса Планка.

Чорні зорі і розривачі Всесвіту

Нова теорія: зірки-чорні діри

Згідно з дослідженням, опублікованим 12 вересня 2025 року в Astronomy & Astrophysics, деякі з “маленьких червоних крапок” можуть бути новим типом об’єктів — зорями з чорними дірами. Ці структури зовні схожі на звичайні зірки, але джерелом їхньої енергії є не термоядерна реакція, а акреція матерії чорними дірами. Джоел Лея з Пенсильванського університету зазначає: “Це дійсно елегантна відповідь. Ми думали, що це крихітна галактика, але насправді — одна гігантська холодна зірка.”

Ці зорі мають густу атмосферу, утворену газом, який нагрівається до світіння, поки падає на чорну діру. Світло, яке бачать астрономи, виходить саме з цієї атмосфери, а не від великої кількості звичайних зірок. Саме тому вони виглядають як компактні, але надзвичайно яскраві червоні джерела.

Зорі проти галактик

Це відкриття ставить під сумнів одне з основних припущень про швидкість формування галактик у ранньому Всесвіті. Якщо об’єкти, які вважалися зрілими галактиками, насправді є одиничними чорними зорями, то ранній Всесвіт міг бути зовсім іншим, ніж уявляли раніше. “Ці чорні зорі можуть бути першою фазою формування чорних дір, які ми бачимо в галактиках сьогодні”, — підкреслює Лея.

Новий погляд на ранній Всесвіт

Джерела червоного світла — холодні зірки

Характеристики світла, зафіксованого JWST, свідчать про низькотемпературний газ, схожий на той, що присутній у маломасивних, холодних зорях. Ці зорі випромінюють здебільшого у червоному та ближньому інфрачервоному діапазонах, недоступних для людського ока, але видимих для JWST. Лея пояснює: “Ці об’єкти мали стільки атмосфери, що їх не можна було пояснити як типові зорі у галактиках.”

Таке світіння дуже відрізняється від класичного гарячого випромінювання, яке зазвичай асоціюється з активними чорними дірами. Замість мільйонів градусів, що характерні для акреційних дисків, тут переважає холодна матерія, яка світиться м’яко і тьмяно.

JWST як машина часу

Завдяки інфрачервоній чутливості, JWST дозволяє астрономам зазирнути на 13,5 мільярдів років у минуле. Саме це дає змогу вивчати процеси, що відбувалися у Всесвіті, коли йому було всього кілька сотень мільйонів років. Астрономи продовжують виявляти нові об’єкти, які мають незвичну масу та яскравість, що не відповідає класичним моделям. “Всесвіт набагато дивніший, ніж ми можемо собі уявити”, — зізнається Лея.

Наукове значення та подальші дослідження

Переосмислення формування галактик

“Розривачі Всесвіту”, як неофіційно називають ці об’єкти, змінюють уявлення про те, як і коли виникали перші галактики. Якщо ці червоні крапки — не скупчення зірок, а окремі чорні зорі, то теорії еволюції галактик потребують перегляду з нуля. Це означає, що надмасивні чорні діри могли утворитися раніше і швидше, ніж передбачалося, ставши основою для майбутніх галактичних структур.

Наступні кроки: вивчення густини газу

Команда планує проаналізувати густину газу та силу світла цих об’єктів, щоб перевірити нову гіпотезу. Це дозволить зрозуміти, чи дійсно чорні зорі є проміжним етапом між формуванням першої матерії та появою повноцінних галактик. JWST продовжить спостереження за “червоними крапками”, що можуть утворити новий клас космічних об’єктів.

Висновок: у світлі нових даних, об’єкти типу “Скелі” демонструють, що природа раннього Всесвіту є набагато складнішою, ніж ми могли уявити. Це відкриття відкриває нову еру в астрономії — еру чорних зірок, які кидають виклик традиційним уявленням про формування світів.