Природа «красных точек»
Космический телескоп James Webb (JWST) обнаружил в ранней Вселенной сотни компактных и ярких объектов, получивших название «маленькие красные точки» (Little Red Dots, LRD). Эти объекты стали одной из главных загадок последних лет: они имеют размер всего в несколько сотен световых лет, но светят так же ярко, как огромные галактики. При этом их необычные V-образные спектры и отсутствие заметного рентгеновского и радиоизлучения долгое время не поддавались объяснению.
Новое исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal Letters, предлагает решение: LRD — это, по сути, колыбели первых сверхмассивных черных дыр. Согласно результатам продвинутого космологического моделирования, эти объекты представляют собой примитивные галактики, в центре которых находятся черные дыры, возникшие в результате коллапса супермассивных первичных звезд.
Почему они выглядят именно так
Симуляции показали, что черные дыры в таких системах имеют массу около 10 миллионов масс Солнца. Они остаются «завернутыми» в плотные газовые диски, которые поглощают высокоэнергетические рентгеновские лучи, но пропускают ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный свет. Именно это создает специфическую световую подпись, которую зафиксировал JWST.
Дополнительную деталь в спектр вносит соседнее скопление из примерно 100 миллионов звезд, упакованных в области диаметром около 500 световых лет. Именно эти звезды создают синюю часть спектра, что ранее ставило астрономов в тупик.
Разные гипотезы происхождения
Ранее ученые выдвигали несколько версий: от компактных звездных скоплений и гипотетических «звезд-черных дыр» до первичных черных дыр, возникших из флуктуаций плотности материи сразу после Большого взрыва.
Так, группа из Университета Джонса Хопкинса изучала объект blackAbell 2744-QSO1 (QSO1), находящийся в 13,1 млрд световых лет от нас. Поскольку он почти полностью состоит из водорода и гелия, исследователи предполагали, что он мог вырасти из маленькой первичной черной дыры, поглощавшей окружающий газ.
Однако новая модель Дэниела Уэйлена из Университета Портсмута более полно объясняет не только формирование, но и обилие, срок жизни и спектральные характеристики большинства обнаруженных LRD. По словам Уэйлена, человечество, возможно, впервые наблюдает процесс рождения первых сверхмассивных черных дыр, существование которых предсказывалось симуляциями десятилетиями.
Ранее подобные объекты исчезали из поля зрения астрономов еще до того, как Вселенной исполнялось два миллиарда лет. Подтверждение природы LRD позволит фундаментально пересмотреть понимание того, как самые крупные объекты в космосе появились менее чем через миллиард лет после Большого взрыва.
