Точки в глубинах Вселенной: решена ли одна из величайших загадок «Джеймса Уэбба»?
С 2022 года астрономы пытаются понять, что представляют собой «маленькие красные точки», обнаруженные в ранней Вселенной. Новое исследование предоставляет самые сильные на сегодняшний день доказательства того, что речь идет о гигантских черных дырах в начале их эволюции.
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» существенно изменил наши представления о Вселенной. С начала своей научной деятельности он передал впечатляющие снимки далеких галактик, раскрыл подробности о планетах за пределами Солнечной системы и заглянул в космическое прошлое глубже, чем когда-либо прежде. Однако среди множества открытий появилась загадка, озадачившая астрономов.
В 2022 году исследователи начали систематически идентифицировать крошечные, красные и особенно яркие объекты в ранней Вселенной. Они получили прозвище «маленькие красные точки» (Little Red Dots) и стали одной из самых обсуждаемых тем в астрономии. Основная проблема заключалась в отсутствии понимания их природы.
Эти объекты наблюдались в относительно ранний период истории Вселенной — всего через сотни миллионов лет после Большого взрыва. Часть исследователей предположила, что речь идет о необычных галактиках, другие связывали их с гигантскими черными дырами, растущими с аномальной скоростью. Выдвигались даже версии, что это явление свидетельствует о необходимости пересмотра общепринятых моделей эволюции Вселенной.
Теперь новое исследование, опубликованное в журнале The Astrophysical Journal, предлагает один из наиболее убедительных ответов. Группа ученых из Техасского университета в Остине сосредоточилась на объекте GLIMPSE-17775 — одной из тех самых загадочных красных точек. В отличие от большинства подобных объектов, исследователям удалось получить значительный объем данных благодаря редкому сочетанию обстоятельств.
«Джеймс Уэбб» провел длительное наблюдение за объектом, но это был не единственный фактор. Между Землей и далеким объектом находится массивное скопление галактик, чья гравитация действует как естественное увеличительное стекло. Это явление, называемое «гравитационным линзированием», усилило свет, исходящий от источника, позволив ученым увидеть детали, которые обычно были бы скрыты.
Результатом стал самый подробный спектр, полученный на сегодняшний день для «маленькой красной точки». Исследователям удалось разложить свет объекта на составляющие и проанализировать содержащиеся в нем сигналы. Каждый такой сигнал несет информацию о химическом составе, температурах и источниках энергии в системе.
«Мы чувствовали себя так, словно детали пазла были разбросаны по полу, — заявил руководитель исследования Василий Кокуров. — Сначала каждая деталь казалась незначительной, но по мере их объединения начала вырисовываться ясная картина».
В общей сложности исследователи выявили более 40 различных сигналов в свете, излучаемом GLIMPSE-17775. После анализа данных они пришли к выводу, что большинство из них указывает на один сценарий: в центре объекта находится сверхмассивная черная дыра, поглощающая материю с высокой скоростью и окутанная плотной оболочкой из газа.
Эта газовая оболочка, по всей видимости, является причиной необычного вида объекта. Она поглощает часть излучения, возникающего в окрестностях черной дыры, меняет его характеристики и придает объекту тот самый красноватый оттенок, который затруднял классификацию.
По словам ученых, эта модель также объясняет другую загадку. Астрономы долго задавались вопросом, почему большинство «маленьких красных точек» почти не видны в рентгеновские телескопы, хотя активные черные дыры должны быть мощными источниками такого излучения. Вероятным объяснением является то, что плотная оболочка поглощает излучение до того, как оно успевает вырваться в космос.
Исследование также объединило данные, собранные ранее космическим телескопом «Хаббл». Дополнительная информация указала на наличие вокруг черной дыры относительно крупной галактики, которая может вносить вклад в измеряемый свет и помогать в объяснении других свойств системы.
Помимо решения конкретной задачи, работа имеет широкое научное значение. Ранее некоторые ученые полагали, что «маленькие красные точки» могут указывать на проблему в понимании ранней Вселенной. Если бы они были особенно крупными галактиками, возможно, они выросли бы быстрее, чем позволяют нынешние модели.
Однако новое объяснение предлагает более консервативную картину. Если основная часть света исходит от активных черных дыр, а не от огромного количества звезд, нет необходимости переписывать общепринятые представления об эволюции Вселенной.
Несмотря на прогресс, исследователи не спешат объявлять об окончательном решении. По их словам, существуют и другие гипотезы происхождения «маленьких красных точек», и потребуются дополнительные наблюдения, чтобы с уверенностью определить, что скрывается в их центре.
