В среду, 14 января, журнал Nature опубликовал результаты исследования, проливающего свет на природу загадочных объектов, обнаруженных в ранней Вселенной. Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) впервые зафиксировал эти аномалии, получившие название «маленькие красные точки» (little red dots), вскоре после начала сбора данных в 2022 году. Изначально астрономы классифицировали их как компактные галактики, заполненные звездами, однако их свойства вызывали серьезные вопросы у научного сообщества.
Проблема первоначальной идентификации заключалась в том, что эти объекты обладали характеристиками одновременно и галактик, и сверхмассивных черных дыр. Они появились слишком рано в истории Вселенной, чтобы успеть сформировать достаточное количество звезд для статуса галактики, что противоречило существующим представлениям об эволюции галактик. Кроме того, расчеты показывали, что для той эпохи они обладали избыточной массой. Ситуацию усложняла необычная черта: в отличие от типичных сверхмассивных черных дыр, эти объекты не испускали рентгеновские лучи или радиоволны.
Новое исследование, основанное на анализе данных инфракрасных приборов JWST, предполагает, что «маленькие красные точки» на самом деле являются молодыми сверхмассивными черными дырами, находящимися в фазе «кокона». Ученые изучили композитное изображение различных точек и детально проанализировали спектры 30 подобных объектов. Полученные данные указывают на то, что черные дыры окружены плотными облаками газа, которые маскируют их присутствие.
Механизм «кокона» объясняет отсутствие характерных излучений. Плотная газовая оболочка блокирует выход рентгеновских и радиоволн, предотвращая их регистрацию телескопом «Джеймс Уэбб». Однако световые спектры, полученные в ходе исследования, полностью соответствуют предсказаниям для сверхмассивной черной дыры, скрытой внутри газового облака. Свет от энергизованных атомов водорода свидетельствует о том, что газ движется со скоростью тысяч миль в секунду.
Родриго Неммен, астрофизик из Университета Сан-Паулу в Бразилии, в своей сопроводительной статье в Nature отметил важность этих наблюдений. По его словам, экстремальные скорости газа являются «неопровержимым доказательством активного галактического ядра» — ненасытной сверхмассивной черной дыры. Высокая скорость движения газа объясняется мощным гравитационным притяжением центрального объекта.
Ключевым результатом применения новой интерпретации «кокона» стал пересмотр массы объектов. Согласно скорректированным данным, эти черные дыры приблизительно в 100 раз менее массивны, чем предполагалось ранее. Это позволяет идентифицировать их как черные дыры с наименьшей массой при высоком красном смещении, известные науке на данный момент. Красное смещение описывает растяжение света в красную сторону спектра по мере его прохождения через расширяющийся космос; более высокое значение указывает на большую удаленность объекта.
Благодаря пересмотру массы, обнаруженные объекты теперь полностью укладываются в существующие научные модели. Как подчеркнул Родриго Неммен: «С исправленными оценками массы [маленькие красные точки] соответствуют стандартным теориям космической эволюции». Это открытие устраняет противоречия, ранее ставившие в тупик астрономов, которые наблюдали сверхмассивные черные дыры в галактиках «маленьких красных точек», казавшиеся в 1000 раз больше допустимого.
На текущий момент доказательства указывают на существование популяции растущих сверхмассивных черных дыр, активно поглощающих окружающий газ. Следующими шагами в исследовании станут подтверждение полученных выводов путем изучения большего количества «маленьких красных точек» и определение того, насколько распространенной является фаза «кокона» в процессе роста черных дыр.
Изображение носит иллюстративный характер
Проблема первоначальной идентификации заключалась в том, что эти объекты обладали характеристиками одновременно и галактик, и сверхмассивных черных дыр. Они появились слишком рано в истории Вселенной, чтобы успеть сформировать достаточное количество звезд для статуса галактики, что противоречило существующим представлениям об эволюции галактик. Кроме того, расчеты показывали, что для той эпохи они обладали избыточной массой. Ситуацию усложняла необычная черта: в отличие от типичных сверхмассивных черных дыр, эти объекты не испускали рентгеновские лучи или радиоволны.
Новое исследование, основанное на анализе данных инфракрасных приборов JWST, предполагает, что «маленькие красные точки» на самом деле являются молодыми сверхмассивными черными дырами, находящимися в фазе «кокона». Ученые изучили композитное изображение различных точек и детально проанализировали спектры 30 подобных объектов. Полученные данные указывают на то, что черные дыры окружены плотными облаками газа, которые маскируют их присутствие.
Механизм «кокона» объясняет отсутствие характерных излучений. Плотная газовая оболочка блокирует выход рентгеновских и радиоволн, предотвращая их регистрацию телескопом «Джеймс Уэбб». Однако световые спектры, полученные в ходе исследования, полностью соответствуют предсказаниям для сверхмассивной черной дыры, скрытой внутри газового облака. Свет от энергизованных атомов водорода свидетельствует о том, что газ движется со скоростью тысяч миль в секунду.
Родриго Неммен, астрофизик из Университета Сан-Паулу в Бразилии, в своей сопроводительной статье в Nature отметил важность этих наблюдений. По его словам, экстремальные скорости газа являются «неопровержимым доказательством активного галактического ядра» — ненасытной сверхмассивной черной дыры. Высокая скорость движения газа объясняется мощным гравитационным притяжением центрального объекта.
Ключевым результатом применения новой интерпретации «кокона» стал пересмотр массы объектов. Согласно скорректированным данным, эти черные дыры приблизительно в 100 раз менее массивны, чем предполагалось ранее. Это позволяет идентифицировать их как черные дыры с наименьшей массой при высоком красном смещении, известные науке на данный момент. Красное смещение описывает растяжение света в красную сторону спектра по мере его прохождения через расширяющийся космос; более высокое значение указывает на большую удаленность объекта.
Благодаря пересмотру массы, обнаруженные объекты теперь полностью укладываются в существующие научные модели. Как подчеркнул Родриго Неммен: «С исправленными оценками массы [маленькие красные точки] соответствуют стандартным теориям космической эволюции». Это открытие устраняет противоречия, ранее ставившие в тупик астрономов, которые наблюдали сверхмассивные черные дыры в галактиках «маленьких красных точек», казавшиеся в 1000 раз больше допустимого.
На текущий момент доказательства указывают на существование популяции растущих сверхмассивных черных дыр, активно поглощающих окружающий газ. Следующими шагами в исследовании станут подтверждение полученных выводов путем изучения большего количества «маленьких красных точек» и определение того, насколько распространенной является фаза «кокона» в процессе роста черных дыр.
