Космический оборотень: как «Вергилий» раскрыл свою звериную сущность

Доктору Джекилу и мистеру Хайду, а также Оборотню пора бы понервничать. У них появился серьёзный новый соперник в борьбе за звание самого пугающего превращения из скромного создания в яростного зверя. Им стал обитатель далёкой галактики с довольно неустрашающим именем — «Вергилий».

С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» астрономы стали свидетелями этой трансформации в реальном времени, раскрыв чудовищную природу объекта и сверхмассивную чёрную дыру в его сердце, которая поглощает материю с невероятной скоростью. Эта чёрная дыра теперь кажется настолько массивной для своей галактики-хозяина, что это ставит её в редкую категорию «чрезмерно массивных» чёрных дыр. Такие объекты бросают вызов ведущим моделям формирования первых галактик и того, как они «выращивают» сверхмассивные чёрные дыры в своих центрах, предполагая их совместную эволюцию.

«Джеймс Уэбб показал, что наши представления о формировании сверхмассивных чёрных дыр были в значительной степени полностью ошибочными, — заявил со-руководитель исследовательской группы Джордж Рике из Университета Аризоны. — Похоже, что во многих случаях чёрные дыры на самом деле обгоняют в росте галактики. Это самое захватывающее в наших открытиях».

Вергилий принадлежит к загадочному классу объектов, известных как «Маленькие красные точки» — галактики, которые «Уэбб» обнаруживает в большом количестве в эпоху около 600 миллионов лет после Большого взрыва. Эти объекты, по-видимому, исчезают к тому времени, когда возраст Вселенной достигает примерно 2 миллиардов лет. То, чем являются эти галактики, — загадка, но ещё более интригующий вопрос: почему они исчезли примерно через 1,6 миллиарда лет после пика своей популяции?

Исследование Вергилия может решить эту двойную дилемму, предложив возможную форму, в которую превратились Маленькие красные точки, что позволит нам идентифицировать их потомков в современной Вселенной. Работа также предполагает, что некоторые ужасающие космические «монстры» могут скрываться у всех на виду.

Инфракрасный монстр

Свет имеет множество длин волн, и астрономы часто используют это, чтобы выявить различные характеристики одних и тех же объектов. Истинная природа Вергилия раскрылась только тогда, когда астрономы изучили эту галактику в инфракрасном свете, невидимом человеческому глазу, с помощью инструмента MIRI на борту JWST.

«У Вергилия два лица, — пояснил Рике. — Ультрафиолетовый и оптический диапазоны показывают его «хорошую» сторону — типичную молодую галактику, спокойно формирующую звёзды. Но когда добавляются данные MIRI, Вергилий превращается в пристанище сильно затенённой сверхмассивной чёрной дыры, извергающей колоссальное количество энергии».

Эта яростная сторона Вергилия оставалась скрытой на других длинах волн, потому что его сердце, где обитает ненасытная чёрная дыра, окутано толстыми облаками пыли. Эта пыль отлично поглощает ультрафиолетовый и видимый свет, но инфракрасному свету удаётся её «обмануть». Это означает, что наблюдение Вергилия в инфракрасном диапазоне даёт более полную картину происходящего в его ядре.

«MIRI, по сути, позволяет нам заглянуть за пределы того, что мы можем обнаружить в УФ и оптическом диапазонах, — сказал со-руководитель группы Пьерлуиджи Риналди из Научного института космического телескопа. — Звёзды наблюдать легко, потому что они светятся и привлекают наше внимание. Но есть нечто большее, чем просто звёзды — нечто, что может раскрыть только MIRI».

Исследование может иметь более широкие последствия для астрономов, предполагая, что во Вселенной может существовать целая популяция скрытых пылью сверхмассивных чёрных дыр-«монстров», которые, возможно, сыграли значительную роль в ранней эволюции Вселенной.

Пока учёные не знают о других подобных Вергилию космических монстрах, блуждающих в ранней Вселенной, но это может быть связано с тем, что наши методы наблюдений позволяют им обманывать нас своими скромными «альтер эго».

«Может, мы просто слепы к его собратьям, потому что столь же глубокие данные MIRI ещё не получены для больших областей неба? — задаётся вопросом Риналди. — «Джеймс Уэбб» поведает увлекательную историю, постепенно срывая маски и складывая их в единое повествование».

Охота на «оборотней» продолжается

Открытие Вергилия ставит перед астрономией новую захватывающую задачу: пересмотреть архивы данных и спланировать будущие наблюдения с прицелом на поиск подобных «космических оборотней». Команда учёных уже планирует прицельное сканирование других «Маленьких красных точек» с помощью MIRI, чтобы проверить, не скрываются ли и в них подобные чудовищные сердца.

«Это похоже на то, как если бы мы десятилетиями изучали бабочек, глядя только на коконы, — говорит Рике. — А теперь у нас наконец-то появился инструмент, который позволяет заглянуть внутрь и увидеть, что некоторые из этих «коконов» на самом деле скрывают нечто совершенно иное, более экзотическое и мощное».

Теоретики, в свою очередь, спешно адаптируют модели роста галактик и чёрных дыр, пытаясь объяснить, как объект вроде Вергилия мог так сильно «опередить» свою галактику в росте. Одна из ведущих гипотез предполагает, что эти сверхмассивные чёрные дыры могли сформироваться не постепенно, а практически мгновенно — в результате коллапса гигантских облаков первичного газа или слияния первых массивных звёзд. Другая идея заключается в том, что их «кормление» было невероятно эффективным в ранней, более плотной Вселенной.

Поиск и изучение других «Вергилиев» может не только переписать первые главы истории космоса, но и пролить свет на судьбу этих монстров. Превратились ли они со временем в обычные, «спокойные» сверхмассивные чёрные дыры, подобные той, что находится в центре нашего Млечного Пути? Или же они, исчерпав всё «топливо» вокруг себя, навсегда замерли в своих пылевых коконах, став неприметными реликтами эпохи юности Вселенной?

«Джеймс Уэбб» продолжает свою охоту, и каждый новый взгляд в инфракрасную глубину космоса — это шанс обнаружить ещё одного «оборотня», сорвать с него маску и приблизиться к пониманию самых бурных и загадочных процессов, сформировавших лицо нашей Вселенной.