|
Космический оборотень ранней Вселенной
|
|
|
|
Чтобы взглянуть на раннюю Вселенную, астрономы наблюдали галактику такой, какой она появилась всего через 800 миллионов лет после Большого взрыва — космические Джекилл и Хайд, которые выглядят как любая другая галактика, если смотреть в видимом и даже ультрафиолетовом свете, но превращаются в космического зверя, если смотреть в инфракрасном диапазоне.
|
|
|
|
Этот объект, получивший название "Вергилий", заставляет астрономов пересмотреть свое понимание того, как сверхмассивные черные дыры росли в зарождающейся Вселенной.
|
|
|
|
Открытие, сделанное астрономами обсерватории Стюарда Университета Аризоны Джорджем Рике и Пьерлуиджи Ринальди (в настоящее время работающими в Научном институте космического телескопа) и опубликованное в журнале Astrophysical Journal, посвящено известной галактике под названием Вирджил, но раскрывает ее скрытую природу: сверхмассивная черная дыра в центре галактики накапливает вещество с необычайной скоростью., мощность которого скрыта за плотной завесой пыли.
|
|
|
|
Предполагаемая масса черной дыры намного больше, чем должна была бы поддерживать галактика-хозяин, что ставит Вирджилию в один ряд с так называемыми "сверхмассивными" черными дырами, которые бросают вызов современным моделям формирования черных дыр в ранней Вселенной.
|
|
|
|
Это открытие бросает вызов господствующим теориям о том, как сверхмассивные черные дыры и галактики росли вместе. До появления космического телескопа НАСА "Джеймс Уэбб" астрономы полагали, что галактики формировались первыми и постепенно подпитывали черные дыры в своих ядрах, причем и те, и другие росли параллельно с течением космического времени.
|
|
|
|
|
|
|
"Исследование JWST показало, что наши представления о том, как образовались сверхмассивные черные дыры, были в значительной степени ошибочными", - сказал Рике, профессор астрономии и пионер инфракрасной астрономии.
|
|
|
|
"Похоже, что черные дыры действительно во многих случаях опережают галактики. Это самое интересное из того, что мы обнаружили".
|
|
|
|
Вирджил принадлежит к таинственному классу объектов, которые астрономы называют маленькими красными точками, или LRD. Расширение пространства между нами и удаленными космическими объектами увеличивает их излучение, смещая его в сторону красного или более длинноволнового диапазона к тому времени, когда оно достигает нас.
|
|
|
|
LRD - это группа компактных источников чрезвычайно красного цвета, обнаруженных JWST и вызвавших споры среди астрономов. Эти светящиеся точки появились в большом количестве примерно через 600 миллионов лет после Большого взрыва, но почти полностью исчезли примерно через 1,5 миллиарда лет. Теории, объясняющие их, варьируются от звездообразования до экзотической физики, такой как аннигиляция вещества и антивещества.
|
|
|
|
Вирджил - самый красный объект из всей популяции Маленьких красных точек, обнаруженных на сегодняшний день. Если маленькие красные точки образовались в изобилии в ранней Вселенной, во что они превратились? Ничто не может покинуть нашу Вселенную, поэтому их потомки должны существовать где-то и сегодня.
|
|
|
|
Это последнее открытие расширяет понимание научным сообществом ранней эволюции черных дыр и может указать на потенциальное решение этой загадки.
|
|
|
|
Это открытие также привлекло внимание к технологии U of A-led. Истинная природа Virgil стала очевидна только благодаря наблюдениям с помощью JWST, в частности, ее прибора среднего инфракрасного диапазона, или MIRI, научным руководителем которого является Рике.
|
|
|
|
Используя данные только с камеры ближнего инфракрасного диапазона JWST, или NIRCam, или спектрографа ближнего инфракрасного диапазона, или NIRSpec, которые охватывают только оптические длины волн ранней Вселенной, астрономы классифицировали бы Вергилий как совершенно обычную галактику, в которой формируются звезды.
|
|
|
|
В статье показано, что некоторые из самых необычных объектов Вселенной могут скрываться у всех на виду, и их можно обнаружить, только настроив приборы на обнаружение инфракрасных волн, то есть светового спектра, невидимого человеческому глазу. Эти более длинные волны существуют там, где проявляются явления, окутанные пылью.
|
|
|
|
"У Вирджила две индивидуальности", - сказал Рике. "Ультрафиолетовое и оптическое излучение показывают его "хорошую" сторону — типичную молодую галактику, в которой тихо формируются звезды. Но когда добавляются данные MIRI, Virgil превращается в центр сильно затемненной сверхмассивной черной дыры, извергающей огромное количество энергии".
|
|
|
|
"MIRI, по сути, позволяет нам наблюдать за пределами того, что позволяют обнаружить ультрафиолетовые и оптические волны", - сказал Ринальди, который посвятил свое докторское исследование наблюдениям MIRI.
|
|
|
|
"Наблюдать звезды легко, потому что они светятся и привлекают наше внимание. Но есть нечто большее, чем просто звезды, нечто, что может раскрыть только МИРИ".
|
|
Значение для космической истории
|
|
|
|
Результаты исследования выходят за рамки отдельных объектов, таких как Virgil. Многие исследования с высоким красным смещением с помощью JWST позволяют получить глубокие изображения с помощью NIRCam, но только с короткой экспозицией ("поверхностные наблюдения") с помощью MIRI из-за значительного времени, необходимого для получения более глубокого обзора.
|
|
|
|
Чем больше общее время экспозиции, тем более чувствительным становится изображение, позволяя увидеть очень слабые или удаленные объекты, такие как Вирджил.
|
|
|
|
Это означает, что астрономы, возможно, систематически упускают из виду скрытую популяцию покрытых пылью черных дыр, которые могли бы сыграть значительную роль в космической истории - потенциально даже способствуя реионизации Вселенной во время космического рассвета: поворотного момента примерно через 100-200 миллионов лет после Большого взрыва, "когда Вселенная решила засиять звездами"., - сказал Ринальди.
|
|
|
|
Примечательно, что ни о каком другом источнике, обладающем экстраординарными чертами Вергилия, в столь ранние космические времена не сообщалось. Но команда подозревает, что это может отражать скорее ограниченность наблюдений, чем истинную редкость.
|
|
|
|
"Неужели мы просто не замечаем его собратьев, потому что такие же подробные данные MIRI еще не были получены для более крупных областей неба?" Спросил Ринальди.
|
|
|
|
Команда с нетерпением ожидает дальнейших глубоких наблюдений MIRI в будущем, которые позволят понять, действительно ли Вирджил одинок или представляет собой верхушку айсберга.
|
|
|
|
"JWST сможет рассказать увлекательную историю, которая постепенно превратит маскировку в общее повествование", - сказал Ринальди.
|
|
|
|
Источник
|
