1 
Какую тайну скрывают красные точки в небе?
С тех пор как космический телескоп "Джеймс Уэбб" начал свою миссию по изучению ранней Вселенной, исследователи начали фиксировать необычные структуры, которые получили название "маленькие красные точки" (LRDs). На инфракрасных снимках они выглядят как сотни компактных пятен, расположенных на огромных расстояниях – около двенадцати миллиардов световых лет от Земли. Ученые считают, что эти объекты начали формироваться примерно через шестьсот миллионов лет после Большого взрыва, что делает их ключевыми свидетелями детства нашего космоса, пишет ScienceAlert.
Смотрите также Космический телескоп James Webb впервые показал полярные сияния на Уране
Интересно, что в оптическом свете они кажутся красными, тогда как в ультрафиолетовом диапазоне приобретают голубой оттенок. Долгое время природа этих объектов оставалась предметом дискуссий.
Существовало несколько гипотез относительно их происхождения:
- Одна из них предполагает, что "красные пятнышки" – это свет, который излучают регионы вокруг сверхмассивных черных дыр, скрытых плотными облаками газа. Однако это предположение не совсем согласуется с тем, как выглядят другие сверхмассивные черные дыры той же эпохи, большинство из которых не кажутся заблокированными газовыми завесами.
- Другие исследователи выдвигали теорию, что это особый тип ранних галактик или активных галактических ядер (AGN), которые питаются энергией черных дыр.
- Существовала даже экзотическая версия о существовании "звезд с черной дырой внутри" или black hole stars – сверхмассивных светил с дефицитом металлов, которые жили быстро и умирали молодыми по космическим меркам.
Так выглядят красные точки в объективе JWST / Фото NASA/ESA
Настоящий прорыв произошел недавно, когда международная команда астрономов, анализируя данные рентгеновской обсерватории Chandra по сравнению с глубокими обзорами JWST, обнаружила аномалию. Они нашли объект под названием 3DHST-AEGIS-12014, расположенный на расстоянии одиннадцати целых восьми десятых миллиарда световых лет. В отличие от сотен других подобных объектов, этот активно излучает рентгеновские лучи. Поскольку такое излучение обычно присуще аккреционным дискам и джетам черных дыр, находка стала сенсацией.
Астрономы пытались выяснить, что такое маленькие красные точки, в течение нескольких лет. Этот единственный рентгеновский объект может быть тем, что позволяет нам соединить все точки,
– прокомментировал Рафаэль Гвидинг из Института астрономии Макса Планка в Германии, который является ведущим автором исследования.
Открытие 3DHST-AEGIS-12014 дает основания считать, что это переходный объект, который подтверждает существование черной дыры в сердце таких структур. Это может быть недостающее звено между гипотетическими "звездами с черными дырами" и гигантскими черными дырами, которые впоследствии доминировали в ранней Вселенной.
Художественная иллюстрация рентгеновского пятна 3DHST-AEGIS-12014 / Изображение NASA/CXC/SAO
Соавтор работы Анна де Граафф из Центра астрофизики Гарвард-Смитсоновского института отметила: "Если маленькие красные точки – это сверхмассивные черные дыры, быстро растущие, то почему они не испускают рентгеновское излучение, как другие подобные объекты? Обнаружение красной точки, которая выглядит иначе, дает нам новое важное понимание того, что может быть их источником энергии".
Согласно выводам ученых, опубликованным в издании Universe Today, этот объект может находиться на стадии эволюции, когда он все еще погружен в газовые облака. Однако в этих облаках появляются разрывы, сквозь которые рентгеновское излучение прорывается наружу.
Это объясняет, почему интенсивность излучения 3DHST-AEGIS-12014 меняется со временем.
Если мы подтвердим, что эта рентгеновская точка является переходной формой, мы не только увидим первый объект такого рода, но и впервые сможем заглянуть в самое сердце маленькой красной точки. Мы также получим убедительное доказательство того, что рост сверхмассивных черных дыр лежит в основе если не всей, то по крайней мере части популяции красных пятнышек,
– говорит Ханпу Лю из Принстонского университета.
Хотя находка дает много ответов, она также ставит новые вопросы о формировании и жизненном цикле этих космических тел. Некоторые теории предполагают, что объект может быть окружен экзотической пылью, которая ранее не встречалась астрономам.
Для окончательного подтверждения теории "переходного звена" ученые планируют продолжать наблюдения, чтобы получить больше данных об изменчивости активности 3DHST-AEGIS-12014 и доказать наличие черных дыр в других подобных объектах.
Вам также будет интересно узнать: что известно о телескопе "Джеймс Вебб" и его возможностях
Космический телескоп James Webb Space Telescope, или JWST, стал одним из самых сложных и дорогих научных проектов в истории человечества. Его создавали более 25 лет. Телескоп разрабатывали NASA вместе с European Space Agency и Canadian Space Agency. Сначала запуск планировали еще на 2007 год, но из-за технических трудностей, сложность конструкции и многочисленные переработки проект постоянно откладывали. В результате телескоп запустили только в конце 2021 года ракетой Ariane 5.
JWST стал преемником знаменитого Hubble Space Telescope, но его возможности значительно шире. Если Hubble преимущественно работает в видимом спектре, то Джеймс Вебб наблюдает Вселенную преимущественно в инфракрасном диапазоне. Именно это позволяет ему видеть очень далекие и древние объекты. Свет от них настолько растянулся из-за расширения Вселенной, что перешел в красную и инфракрасную часть спектра.
Телескоп расположен примерно за 1,5 миллиона километров от Земли в точке Лагранжа L2. Там он защищен от тепла Солнца огромным пятислойным экраном размером с теннисный корт. Благодаря этому приборы могут охлаждаться до температур ниже минус 223 градусов Цельсия, пишет NASA Science.
Главное зеркало JWST имеет диаметр 6,5 метра и состоит из 18 позолоченных сегментов. Это позволяет собирать гораздо больше света, чем Hubble. Телескоп оснащен четырьмя главными научными инструментами:
- NIRCam используется для съемки в ближнем инфракрасном спектре.
- NIRSpec анализирует спектры света и помогает определять состав далеких объектов.
- MIRI работает в среднем инфракрасном диапазоне и позволяет видеть холодную пыль, экзопланеты и далекие галактики.
- FGS/NIRISS отвечает за точное наведение телескопа и дополнительные спектроскопические наблюдения.
Основные задачи JWST связаны с изучением ранней Вселенной, первых галактик, формирования звезд, черных дыр и планетных систем. Также телескоп активно исследует атмосферы экзопланет и ищет там молекулы воды, углекислого газа, метана и других веществ. В последние годы он даже впервые смог исследовать поверхность далекой каменистой экзопланеты, сообщает Reuters.
Что известно о телескопе Chandra?
Chandra X-ray Observatory – это космический рентгеновский телескоп NASA, который считается одним из самых мощных инструментов для изучения "горячей" и чрезвычайно энергетической Вселенной. Его запустили 23 июля 1999 года шаттлом Space Shuttle Columbia в рамках программы "Большие обсерватории" NASA, в которую также входили Hubble Space Telescope, James Webb Space Telescope и другие орбитальные телескопы. Основная специализация Chandra – наблюдения рентгеновского излучения, которое возникает в экстремальных средах космоса, пишет NASA.
В отличие от обычных оптических телескопов, которые работают с видимым светом, Chandra фиксирует рентгеновские лучи. Такое излучение возникает там, где температура достигает миллионов градусов Цельсия, а также в районах со сверхмощной гравитацией или магнитными полями. Именно поэтому телескоп используется для изучения черных дыр, нейтронных звезд, остатков сверхновых, активных галактических ядер и горячего газа в скоплениях галактик.
Конструкция Chandra существенно отличается от традиционных телескопов. Рентгеновские фотоны имеют очень высокую энергию и не могут просто отражаться от зеркал так, как обычный свет. Поэтому инженерам пришлось создать особую систему из четырех пар чрезвычайно гладких зеркал, отполированных почти до атомного уровня. Рентгеновские лучи скользят вдоль поверхности под очень малым углом и только тогда фокусируются на детекторах. NASA сравнивает это с рикошетом пули от стены.
Телескоп работает на очень вытянутой орбите вокруг Земли. После запуска он был выведен на орбиту с апогеем около 140 тысяч километров и перигеем примерно 10 тысяч километров. Такая траектория позволяет Chandra долго находиться вдали от радиационных поясов Земли и проводить непрерывные научные наблюдения.
Chandra X-ray Observatory / Изображение NASA
Одним из главных преимуществ Chandra стало рекордное для рентгеновской астрономии разрешение. NASA отмечает, что телескоп имеет в восемь раз лучшую четкость изображения и способен видеть объекты более чем в 20 раз тусклее, чем предыдущие рентгеновские обсерватории. Именно это позволило астрономам впервые настолько подробно исследовать горячую Вселенную.
За более чем 25 лет работы Chandra сделал огромное количество открытий. Телескоп помог получить одни из самых детальных изображений остатков взрывов сверхновых, обнаружил горячий газ между галактиками и предоставил доказательства существования темной материи в скоплениях галактик. Одним из самых известных примеров стало исследование так называемого "Шарового скопления" галактик, где распределение горячего газа и гравитационных эффектов показал, что большинство массы там приходится именно на невидимую темную материю.
Также Chandra сыграл важную роль в изучении черных дыр. Телескоп способен видеть рентгеновское излучение материи, которая разогревается перед падением в черную дыру. Благодаря этому астрономы могут исследовать процессы возле горизонта событий – границы, после которой даже свет не может вырваться наружу.
В современной астрономии Chandra часто работает вместе с другими телескопами. Например, James Webb Space Telescope наблюдает инфракрасное излучение, Hubble Space Telescope – видимый и ультрафиолетовый свет, а Chandra добавляет рентгеновские данные. Комбинация этих наблюдений позволяет создавать многослойные изображения космоса и лучше понимать физические процессы во Вселенной. В 2025 году NASA показало серию комбинированных снимков, где данные Chandra сочетались с данными Webb и Hubble для изучения активных галактик, областей рождения звезд и сверхмассивных черных дыр, сообщает Live Science.
NASA опубликовало 9 снимков, сделанных рентгеновской обсерваторией "Чандра" с участием телескопов "Хаббл" и "Джеймс Вебб" / Фото NASA/CXC/SAO
Несмотря на почтенный возраст, Chandra до сих пор остается активной миссией. NASA продолжает использовать телескоп для новых исследований, а ученые регулярно публикуют результаты наблюдений. В то же время в научной среде уже обсуждают будущих преемников обсерватории, поскольку Chandra постепенно стареет, а некоторые его детекторы частично потеряли чувствительность из-за многолетнего воздействия космической радиации.
Как ученые исследуют маленькие красные точки в космосе?
Одним из самых загадочных открытий JWST стали именно "маленькие красные точки" или Little Red Dots. Это очень компактные, чрезвычайно далекие и удивительно яркие объекты, которые телескоп начал находить в большом количестве в ранней Вселенной. Они выглядят как крошечные красные точки на снимках глубокого космоса.
Именно их существование стало большой проблемой для современной космологии. Дело в том, что эти объекты оказались слишком яркими, компактными и массивными для такого раннего периода истории Вселенной. Согласно классическим моделям, большие галактики и сверхмассивные черные дыры не должны были сформироваться так быстро, пишет Astronomy Magazine.
Для исследования этих пятнышек ученые используют несколько методов. Важнейшим является спектроскопия – анализ света, которое излучают объекты. Именно спектры позволяют понять, является ли источником излучения звезды, газ, пыль или активная черная дыра. Также астрономы сравнивают данные JWST с рентгеновскими наблюдениями других обсерваторий, в частности Chandra X-ray Observatory, отмечает Live Science.
Проблема заключается в том, что "маленькие красные точки" не ведут себя как обычные активные ядра галактик. Они почти не излучают рентгеновский свет, хотя сверхмассивные черные дыры обычно являются мощными источниками рентгеновского излучения.
Какой была наша Вселенная в свой первый миллиард лет и когда появились красные точки?
Первый миллиард лет существования Вселенной был хаотичным и очень активным периодом. После Большого взрыва Вселенная сначала представляла собой горячую плазму. Впоследствии она остыла достаточно, чтобы образовались первые атомы водорода и гелия. Наступили так называемые "темные века" – эпоха, когда еще не существовало звезд и галактик.
Примерно через 100 – 200 миллионов лет начали рождаться первые звезды. Они были значительно массивнее современных и состояли почти только из водорода и гелия. Затем начали формироваться первые галактики и черные дыры. В это время Вселенная переживала эпоху космической реионизации – излучение молодых звезд постепенно "разжигало" окружающий газ. Именно в этот бурный период и начали появляться загадочные "маленькие красные пятнышки".