Объект \'Скала\': как открытие телескопа Джеймса Уэбба раскрывает тайну красных точек в ранней Вселенной

Новый класс сверхмассивных черных дыр, окруженных плотной газовой оболочкой, может объяснить природу загадочных «маленьких красных точек», обнаруженных на изображениях с телескопа Джеймса Уэбба (JWST).

Инфракрасные камеры JWST позволяют наблюдать самые удаленные и древние объекты Вселенной. Далекие галактики обычно выглядят красными и компактными, однако «маленькие красные точки» поставили астрономов в тупик. Хотя первоначально их посчитали молодыми галактиками, измерения показали, что их масса слишком велика для столь ранних этапов эволюции. Новый объект, названный «Скала», вероятно, станет ключом к разгадке.

Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.

Загадочные точки в глубоком космосе

Первые снимки JWST летом 2022 года выявили необычные компактные красные объекты. Их цвет указывал на интенсивное излучение в среднем инфракрасном диапазоне, недоступном для «Хаббла». Спектроскопия подтвердила, что свет от ближайших из этих точек шел к Земле 12 миллиардов лет, показывая их состояние всего через 1,8 млрд лет после Большого взрыва.

Галактики или активные ядра?

Ученые разделились во мнениях. Одни считали точки пыльными галактиками с аномально высокой плотностью звезд (сотни тысяч светил в объеме одного кубического светового года). Другие предполагали, что это активные ядра галактик (AGN) — сверхмассивные черные дыры, поглощающие вещество. Однако ни одна модель не объясняла спектральные особенности, включая резкий «бальмеровский провал» у объекта «Скала».

Программа RUBIES и открытие «Скалы»

Спектры 4500 далеких галактик, полученные в рамках программы RUBIES, выявили 35 «красных точек». Наиболее необычным оказался объект «Скала» (z = 3.55), чей спектр демонстрировал резкий подъем в ультрафиолетовой области, растянутой до ближнего ИК-диапазона из-за космологического красного смещения. Этот «обрыв» в спектре, характерный для прекративших звездообразование галактик, был выражен аномально сильно.

«Звезда черной дыры»: новая гипотеза

Команда Анны де Грааф предложила модель «звезды черной дыры» (BH*): сверхмассивная черная дыра с аккреционным диском, окруженная плотной турбулентной оболочкой из водорода. В отличие от пыли, газ сильнее искажает спектр, объясняя уникальные особенности «Скалы». Эта оболочка, нагретая излучением диска, имитирует свойства звездной атмосферы, но в гораздо больших масштабах.

Перспективы и вопросы

Если BH* подтвердятся, они могут переписать сценарии роста сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной. Однако остаются вопросы: как формируются такие системы, чем поддерживается стабильность газовой оболочки, и как согласовать их с общей популяцией «красных точек»? Запланированные на 2025 год наблюдения JWST помогут проверить гипотезу и раскрыть роль BH* в космической эволюции.

Открытие «Скалы» ставит новые вопросы перед теоретиками. Как турбулентный газовый кокон влияет на рост черных дыр? Могут ли BH* быть «семенами» для современных сверхмассивных объектов? Ответы потребуют не только данных JWST, но и продвинутых симуляций, объединяющих физику аккреции и динамику газа. Ученые также надеются найти аналоги «Скалы» в других регионах Вселенной, чтобы определить, являются ли они редкой аномалией или частью стандартной космической «диеты» черных дыр.