|
Загадочные маленькие красные точки в космосе
|
|
|
|
Когда космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) начал свою работу, одним из его первых исследований были галактики, существовавшие в период зарождения Вселенной. В декабре 2022 года эти наблюдения выявили множество объектов, которые выглядели как "маленькие красные точки" (LRD), что породило предположения о том, чем они могут быть. Хотя в настоящее время все сходятся во мнении, что эти объекты являются компактными ранними галактиками, до сих пор ведутся споры об их составе и о том, что делает их такими красными. С одной стороны, существует гипотеза "только для звезд", согласно которой LRD красные, потому что они заполнены звездами и пылью.
|
|
|
|
Это означает, что они могут быть похожи на "пылевые галактики", которые наблюдаются во Вселенной сегодня. С другой стороны, существует теория "MBH и галактики", которая утверждает, что LRD являются ранними примерами активных галактических ядер (AGN), которые существуют по всей Вселенной в наше время. Каждая модель имеет существенное значение для того, как эти галактики впоследствии эволюционировали и превратились в те типы галактик, которые наблюдались совсем недавно.
|
|
|
|
В недавней статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv, международная группа астрономов рассмотрела различные сценарии. Они пришли к выводу, что LRD изначально были галактиками, в которых были только звезды, и которые в конечном итоге сформировали зародыши сверхмассивных черных дыр (SMBH), которые сегодня находятся в центрах галактик.
|
|
|
|
|
|
|
Исследованием руководил Андрес Эскала, профессор астрономии из Университета Чили. К нему присоединились коллеги из Института астрономических вычислений Гейдельбергского университета, Йельского университета и Римского университета Сапиенца. Статья arXiv, в которой подробно описываются их выводы, "О судьбе маленьких красных точек", в настоящее время находится на рассмотрении для публикации в Astrophysical Journal.
|
|
|
|
Открытие LRD озадачило астрономов, поскольку они обладают определенными характеристиками, напоминающими современные астрономические объекты, но с некоторыми заметными отличиями. Например, интерпретация "только для звезд" утверждает, что LRD - это пылевые галактики с интенсивным звездообразованием и чрезвычайно плотными областями ядра. Эта теория объясняет, почему эти галактики кажутся такими компактными и красными - две наиболее отличительные особенности LRD. Однако ширина их спектральных линий водорода (линий серии Бальмера) указывает на то, что дисперсия скоростей намного выше, чем наблюдаемая в ранних галактиках, что могло бы привести к долгосрочной нестабильности.
|
|
|
|
Напротив, интерпретация MBH подтверждается наличием широких бальмеровских эмиссионных линий, которые наводят на мысль о наличии массивных черных дыр в их центрах. Однако большинство LRD, по-видимому, не испускают значительного количества рентгеновского излучения (что характерно для квазаров), а черные дыры, которые, как считается, присутствуют, чрезмерно массивны по сравнению с их галактиками-хозяевами. Тем не менее, как сообщил Universe Today профессор Эскала по электронной почте, эти два объяснения считаются наиболее вероятными по двум причинам:
|
|
|
|
"Помимо наличия убедительных доказательств, эти две преобладающие интерпретации считаются "менее экзотичными", чем альтернативные. Тем не менее, LRD по-прежнему являются объектами, которые никогда ранее не наблюдались при низких значениях красного смещения (z). Интерпретация ЧД и галактик благоприятна, поскольку такие объекты являются "нормальными" в локальной Вселенной, но имеют разный "вес".
|
|
|
|
"В локальной Вселенной масса MBH составляет 0,1% от массы галактики; однако для LRDS она составила бы 10% от массы галактики-хозяина (в 100 раз больше). Согласно звездной интерпретации LRD, они могут быть просто еще одной галактикой, подобной любой другой во Вселенной, но с большим отличием: по крайней мере, в 10 раз меньше, чем самые маленькие галактики, наблюдавшиеся ранее (100% против 1 тыс.%), и со значительно большей массой".
|
|
|
|
В отличие от этого, Эскала и его коллеги начали с интерпретации только звезд, но рассмотрели, как LRD могут эволюционировать, чтобы соответствовать интерпретации BH и галактик. Их теория объединила бы эти две интерпретации, предположив, что они представляют разные стадии эволюции этих ранних галактик. Как отметил Эскала, их теория подтверждается, по сути, теми же данными, что и интерпретация ЧД и галактик. Это включает в себя то, насколько мало LRD можно обнаружить в рентгеновских лучах по сравнению с квазарами в более поздней Вселенной:
|
|
|
|
"В рамках эволюционного пути, предложенного в нашей статье, отсутствие рентгеновских лучей в основном говорит нам о том, что большинство LRD находятся на ранних стадиях такой эволюции. Временный характер LRD (появляющихся во Вселенной только между z=8 и 4, что эквивалентно 10% от возраста Вселенной) может свидетельствовать в пользу того, что эти объекты можно наблюдать только на ранних стадиях их развития, а затем они эволюционируют в системы (или их компоненты), более похожие на те, что наблюдаются в настоящее время. меньшее красное смещение."
|
|
|
|
Короче говоря, их теория утверждает, что LRD в конечном итоге будут содержать MBH, потому что, даже при интерпретации только звезд, экстремальные плотности LRD подразумевают, что значительная часть их внутренних областей в конечном итоге сформирует массивную черную дыру, которая будет сверхмассивной по отношению к хозяину. Этот эволюционный подход к LRDS дает более полное объяснение наблюдениям Уэбба за ранней Вселенной. Это может иметь значительные последствия для наших современных моделей космологии и эволюции галактик, которые были поставлены под сомнение недавним открытием этих очень компактных и темно-красных галактик. Сказал Эскала:
|
|
|
|
"Это означает, что LRD, вероятно, являются наиболее благоприятными местами для образования MBH. Даже если эти системы состоят только из звезд, наша работа подразумевает, что такая звездная система не может быть стабильной (по крайней мере, в ее внутренних областях) и неизбежно будет склонна к образованию MBH. В дополнение к этому и другим предложенным сценариям, при всех возможных вариантах, LRDS станут местами для существующих или недавно сформированных MBH, учитывая, что их формирование является одной из наиболее открытых проблем в структурообразовании и космологии".
|
|
|
|
Источник
|
