Космический телескоп имени Джеймса Уэбба (JWST), принадлежащий NASA, обнаружил крошечные красные объекты, которые открывают учёным новые возможности для изучения происхождения галактик во Вселенной. Эти объекты могут представлять собой совершенно новый класс небесных тел: чёрные дыры, поглощающие огромное количество материи и испускающие свет.
Международные открытия
Используя первые наборы данных, выпущенные телескопом в 2022 году, международная группа учёных, включая исследователей из Университета штата Пенсильвания, обнаружила загадочные «маленькие красные точки». Первоначально считалось, что эти объекты — галактики, которые намного старше, чем ожидалось в младенческой Вселенной. Это ставило под сомнение представления учёных о формировании галактик.
Однако теперь, в статье, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics, международная команда астрономов и физиков, включая учёных из Пенсильванского университета, предполагает, что точки могут быть не галактиками, а совершенно новым типом объектов: звёздами чёрной дыры.
Анализ и выводы
Анализ показал, что крошечные точки света могут быть гигантскими сферами горячего газа, настолько плотными, что они выглядят как атмосферы обычных звёзд, работающих на ядерном синтезе. Однако вместо синтеза их питает энергия сверхмассивных чёрных дыр в центре, которые быстро притягивают материю, преобразуя её в энергию и испуская свет.
«По сути, мы рассматривали достаточно красных точек, пока не увидели одну, у которой было столько атмосферы, что это не могло быть объяснено как типичные звёзды, которые мы ожидаем увидеть в галактике», — сказал Джоэл Лея, доцент астрофизики в Пенсильванском университете и соавтор статьи.
Холодные звёзды и чёрные дыры
Холодные звёзды излучают мало света из-за их низких температур по сравнению с обычными звёздами. Астрономы идентифицируют холодные звёзды по их свечению, которое находится в основном в красном оптическом или ближнем инфракрасном спектре.
В то время как газ вокруг сверхмассивных чёрных дыр обычно очень горячий, миллионы градусов Цельсия, свет от этих «чёрных дыр с красными точками» был обусловлен очень холодным газом, похожим на атмосферы маломассивных холодных звёзд.
Будущие исследования
Чтобы лучше понять тайну, исследователям нужны спектры — тип данных, который может предоставить информацию о том, сколько света объекты излучают на разных длинах волн. Между январём и декабрем 2024 года астрономы использовали почти 60 часов времени работы телескопа Уэбба для получения спектров от в общей сложности 4500 далёких галактик.
В июле 2024 года команда обнаружила объект со спектром, который указывал на огромное количество массы, что сделало его самым экстремальным случаем такого раннего и крупного объекта. Астрономы прозвали этот объект «Утёсом», отметив его как наиболее перспективный тестовый пример для изучения того, что представляют собой эти «маленькие красные точки».
«Экстремальные свойства Утёса заставили нас вернуться к чертежной доске и разработать совершенно новые модели», — сказала Анна де Грааф, исследователь из Института астрономии Макса Планка и автор статьи, в пресс-релизе Института Макса Планка.
Объект был настолько далёким, что его свету потребовалось примерно 11,9 миллиарда лет, чтобы достичь Земли. Анализ спектра этого света показал, что это на самом деле сверхмассивная чёрная дыра, поглощающая своё окружение с такой скоростью, что окутала себя огненным шаром из водорода.
«Никто никогда не знал, почему и откуда берутся эти гигантские чёрные дыры в центре галактик», — сказал Лея, который также сотрудничает с Институтом вычислительных наук и наук о данных Пенсильванского университета.
«Эти звёзды чёрной дыры могут быть первой фазой формирования чёрных дыр, которые мы видим в галактиках сегодня — сверхмассивные чёрные дыры на стадии младенчества».