Приблизно через 660 мільйонів років після Великого вибуху в одному з найглибших полів, сфотографованих Космічним телескопом Джеймса Вебба, астрономи помітили дивну яскраву червону цятку. Команда з Массачусетського технологічного інституту вважає, що це може бути перший підтверджений приклад абсолютно нового класу об’єктів — так званої зорі-чорної діри. Про відкриття розповідає Sci.News.
Об’єкт отримав позначення MoM-BH*-1 і був виявлений під час пошуку найдавніших галактик у рамках огляду Mirage (або Miracle) телескопа Вебба. У короткохвильових, «синіх» фільтрах він фактично невидимий, зате в довгохвильових, «червоних» смугах сяє надзвичайно яскраво. Це робить його одним із найекстремальніших за кольором відомих далеких джерел.
Найглибший «розрив Бальмера», який будь-коли бачили
Подальша спектроскопія показала, чому MoM-BH*-1 виглядає настільки незвично. У його спектрі зафіксовано найсильніший з коли-небудь виміряних «розрив Бальмера» — різке падіння яскравості на довжині хвилі, пов’язаній із щільним газом в зовнішніх шарах зір.
Звичайне зоряне світло не здатне створити настільки глибокий розрив: навіть найчервоніші відомі популяції зір демонструють ефект менш ніж утричі слабший за те, що спостерігається тут. Додатково спектр MoM-BH*-1 містить дуже широкі емісійні лінії водню, поверх яких накладаються глибокі лінії поглинання. Така комбінація вказує на газ, значно густіший, ніж у типових зір.
За словами керівника роботи Рохана Найду (Rohan Naidu), настільки глибокий розрив фактично виключає «звичайні» зорі як джерело випромінювання. Водночас дані натякають на те, що вчені спостерігають новий тип «зоряної атмосфери», але в гігантських масштабах.
Ще одна особливість — у світлі цього червоного джерела майже немає слідів так званих металів, тобто елементів важчих за водень і гелій. У багатьох аспектах об’єкт виявився унікальним.
Чорна діра в газовій оболонці розміром із Сонячну систему
Щоб пояснити дивний спектр, дослідники змоделювали MoM-BH*-1 як масивну чорну діру з масою від 100 000 до 10 мільйонів сонячних мас, занурену в надзвичайно щільну й турбулентну оболонку водневого газу. Розмір цієї оболонки, за оцінками, становить 10–100 астрономічних одиниць, тобто приблизно масштаб усієї нашої Сонячної системи.
Випромінювання з акреційного диска чорної діри проходить крізь цей «кокон» газу, який поглинає та розсіює світло, формуючи характерний спектральний відбиток об’єкта. При цьому, за моделями, не потрібно залучати значну кількість пилу, щоб пояснити сильну червоність спектра — достатньо густого газу.
Світловий потік від MoM-BH*-1 значно перевищує той, який могла би продукувати термоядерна реакція у звичайній зорі такого розміру. Це практично виключає сценарій зі «звичайною» зорею і натомість вказує на активно живлену чорну діру, яка може зростати на межі або навіть вище так званої межі Еддінгтона — теоретичної верхньої межі швидкості акреції речовини, за якої тиск випромінювання врівноважує притягання.
Ознаки змінності та роль «маленьких червоних цяток»
Дослідники також виявили попередні свідчення того, що яскравість MoM-BH*-1 змінювалася приблизно на 30% у проміжок близько двох місяців. Подібна змінність є характерною ознакою активного живлення чорної діри, де потік речовини й випромінювання може суттєво коливатися.
Найду та його колеги припускають, що в центрі об’єкта міститься чорна діра масою близько 100 000 сонячних мас, оточена сильно роздутою газовою оболонкою, яка за розмірами нагадує зорю масштабу Сонячної системи.
Такі «маленькі червоні цятки» масово спостерігаються в ранньому Всесвіті на зображеннях телескопа Вебба, але практично зникають до сучасної епохи. Їхня природа стала однією з найбільш обговорюваних тем ери Вебба, і MoM-BH*-1 може стати ключем до розуміння цього класу об’єктів.
Опис відкриття подано в науковій статті «A gas-enshrouded and gas-reddened black hole at cosmic dawn», опублікованій у журналі Nature.
#Телескоп #Вебба #виявив #ранньому #Всесвіті #зорючорну #діру
Source link
