Ми досі не знаємо, що за червоні цятки розкидані по всьому космосу, але тепер є теорія
- Космічний телескоп Джеймса Вебба виявив понад 300 загадкових червоних об'єктів, які існували через 600 мільйонів років після Великого вибуху.
- Ці об'єкти можуть бути надмасивними зірками, які вибухали як наднові з колапсом ядра, створюючи ранні чорні діри, що згодом стали зародками супермасивних чорних дір.
З моменту свого запуску космічний телескоп Джеймса Вебба виявив понад 300 загадкових червоних об'єктів, які існували всього через 600 мільйонів років після Великого вибуху. Нове дослідження припускає, що ці "червоні крапки" можуть бути не галактиками, а проміжною ланкою у формуванні супермасивних чорних дір.
Що знайшов James Webb?
Коли телескоп JWST почав наукові спостереження у липні 2022 року, він відкрив нове вікно у Всесвіт. Серед найвизначніших відкриттів були так звані "Маленькі червоні крапки" (LRD) – стародавні слабкі об'єкти, виявлені на відстані, яка відповідає 600 мільйонам років після Великого вибуху. Спочатку дослідники вважали, що це активні галактичні ядра з супермасивними чорними дірами в центрі. Їхній червоний колір пояснювали величезною кількістю газу та пилу навколо об'єктів у вигляді акреційних дисків. Однак в інших аспектах вони не нагадували типові активні галактичні ядра – не випромінювали рентгенівські промені, мали плаский спектр в інфрачервоному діапазоні та майже не змінювалися з часом, пише 24 Канал з посиланням на Universe Today.
Дивіться також Астрономи вперше спостерігали народження планети з пилу молодої зорі
Яскравість цих об'єктів вказувала на величезні зоряні маси, проте їхня кількість на такому ранньому етапі розвитку Всесвіту суперечила нашому розумінню ранньої космології.
Дослідники Девеш Нандал з Університету Вірджинії та Абрахам Лоеб з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики запропонували альтернативне пояснення. За їхньою гіпотезою, червоні крапки насправді є надмасивними зірками (SMS) – гіпотетичним типом зірок, які вважаються критичними проміжними етапами у формуванні зародків супермасивних чорних дір.
Такі зірки могли мати масу близько 10^6 мас Сонця і формуватися лише в ранньому Всесвіті. Згідно з теорією, вони вибухали як наднові з колапсом ядра, створюючи ранні чорні діри, які згодом стали зародками супермасивних чорних дір.
Підтвердження через спектральний аналіз
Науковці розробили детальні моделі для надмасивної зірки з масою 10^6 мас Сонця без металів, оскільки це мали б бути зірки третього покоління, які ще не синтезували атоми металів у своїх ядрах. Модель неочікувано змогла пояснити спостережувані характеристики червоних крапок. Надмасивна зірка в цій симуляції відповідала світності червоних крапок, спектральні особливості також збігалися. Дослідники зосередилися на двох об'єктах під назвами MoM-BH*-1 та The Cliff, які часто згадуються в науковій літературі.
Характерною особливістю спектра червоних крапок є одночасна присутність сильної широкої лінії випромінювання Hβ поряд з лініями Бальмера (серія ліній у спектрі атома водню, які утворюються під час переходу електрона між другим та вищими енергетичними рівнями) в поглинанні. Дослідники пояснюють це розширеною щільною фотосферою навколо надмасивних зірок.
Червоні крапки можуть представляти пряме фотосферне світло акретуючих надмасивних зірок, "спійманих" в останні тисячі років перед їхнім колапсом. Така коротка тривалість життя пояснює рідкісність цих об'єктів і вказує на те, що вони є дуже швидкоплинною (у масштабах Всесвіту), але критично важливою фазою формування галактик і чорних дір. Можна сказати, що нам дуже пощастило народитись і досліджувати космос саме зараз, поки ці зорі ще видимі.
Що ми маємо у підсумку?
Модель надмасивних зірок забезпечує простіше та більш послідовне фізичне пояснення червоних крапок порівняно з моделями активних галактичних ядер, які потребують окремих компонентів для пояснення випромінювання та поглинання.
Якщо буде доведено, що червоні крапки насправді є надмасивними зірками, прабатьками сучасних супермасивних чорних дір, це дасть відповідь на одне з найзахоплюючих питань астрономії. Однак остаточне підтвердження може потребувати десятиліть досліджень, оскільки ці об'єкти надзвичайно складно спостерігати навіть для телескопа JWST.