“Маленькі червоні точки” у ранньому всесвіті можуть бути чорними дірами

Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) виявив загадкові об’єкти далекого космосу, що отримали назву “маленькі червоні точки” (LRD), які можуть бути свідченням ранніх стадій формування надмасивних чорних дір.

Загадкові об’єкти раннього Всесвіту

Маленькі червоні точки (LRD) — це невеликі об’єкти з сильним червоним зміщенням, виявлені під час спостережень глибокого космосу за допомогою телескопа Джеймса Вебба. Їхнє відкриття спочатку заінтригувало астрономів, оскільки ці об’єкти не вписувалися в традиційні класифікації галактичних структур.

Одна з ключових характеристик LRD — їхні спектри сильно розширені за рахунок доплерівського ефекту. Це свідчить про те, що газ у цих об’єктах обертається навколо центральної області з надзвичайно високою швидкістю — понад 1000 кілометрів на секунду. Така швидкість обертання вказує на присутність надмасивних чорних дір у центрі цих структур.

Незвичні властивості випромінювання

Незважаючи на ознаки активних галактичних ядер (AGN), маленькі червоні точки мають особливості, які відрізняють їх від типових AGN:

• Пласка інтенсивність випромінювання в інфрачервоному спектрі
• Надзвичайно слабке випромінювання в рентгенівському діапазоні
• Майже відсутнє радіовипромінювання

Ці незвичні характеристики змусили вчених шукати альтернативні пояснення природи маленьких червоних точок.

Нова модель: молоді чорні діри в коконі

Нове дослідження, проведене на основі спектральних даних високої роздільної здатності для 12 LRD, пропонує переконливе пояснення.

Аналіз показує, що ці об’єкти, найімовірніше, є дуже молодими надмасивними чорними дірами на ранніх стадіях розвитку. Вони оточені щільними іонізованими хмарами газу, що діють як “кокон”, який:

1. Поглинає більшу частину рентгенівського та радіовипромінювання
2. Пропускає лише червоне та інфрачервоне світло
3. Створює унікальний спектральний профіль, що спостерігається телескопом Вебба

Для підтримки яскравості, яку ми спостерігаємо, ці чорні діри повинні накопичувати масу на межі Еддінгтона — максимальній швидкості акреції матерії. При перевищенні цієї межі тиск випромінювання перевищив би гравітаційне притягання, відштовхуючи матерію від чорної діри.

Відносно невеликі масштаби

Одним із найцікавіших аспектів дослідження є оцінка маси цих чорних дір. Згідно з розрахунками, їхня маса становить від 10 000 до 1 000 000 сонячних мас. Хоча це здається величезним, такі маси набагато менші порівняно з типовими надмасивними чорними дірами в центрах галактик, які можуть досягати мільярдів сонячних мас.

Ця відносно невелика маса підтверджує гіпотезу, що маленькі червоні точки представляють ранню стадію формування надмасивних чорних дір.

Еволюційний шлях

Модель також пояснює, чому ми не спостерігаємо подібних об’єктів у ближчих до нас регіонах Всесвіту з меншим червоним зміщенням. Інтенсивна акреція матерії на межі Еддінгтона означає, що ці чорні діри швидко поглинають та розсіюють іонізовану хмару, яка їх оточує.

Коли захисний кокон розвіюється, ці об’єкти починають проявляти властивості традиційних активних галактичних ядер, які ми спостерігаємо у більш зрілому Всесвіті.

Значення для космології

Це відкриття має величезне значення для нашого розуміння еволюції Всесвіту. Маленькі червоні точки можуть бути відсутньою ланкою, яка допоможе пояснити, як формувалися перші надмасивні чорні діри та як вони еволюціонували до сучасного стану.

Дослідження ще раз демонструє потужність космічного телескопа Джеймса Вебба, здатного виявляти та аналізувати об’єкти з найраніших епох формування Всесвіту, недоступні для попередніх телескопів.