|
Маленькие красные точки оказались черными дырами
|
|
|
|
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» создавали для изучения объектов, возникших вскоре после Большого взрыва. В эту эпоху оптика аппарата зафиксировала множество необъяснимых источников света, которые астрономы назвали «маленькими красными точками». Объекты обладали крошечными размерами (менее 100 парсек), но слишком ярко светились.
|
|
|
|
Специалисты предполагали, что это компактные галактики с активным рождением звезд или квазары, в центрах которых — обычные сверхмассивные черные дыры. Однако обе версии противоречили устоявшимся теориям, так как для формирования подобных объектов требовалось значительно больше времени.
|
|
|
|
«Маленькие красные точки» появились, когда Вселенной было всего несколько сотен миллионов лет, но весили как миллионы Солнц. Стандартная модель не могла объяснить столь высокую скорость роста, для превращения звездных остатков в сверхмассивные гиганты просто не хватило бы времени. Другая странность заключалась в том, что активные черные дыры обычно излучают мощный рентгеновский сигнал, а «маленькие красные точки» в этом диапазоне молчали.
|
|
|
|
Команда астрофизиков из Гарварда в свежей статье пришла к выводам, что загадочные объекты появились путем прямого коллапса газовых облаков плотного водорода. Результаты опубликовали на сервере препринтов arXiv и отправили на рецензирование в журнал Nature.
|
|
|
|
|
|
|
Астрофизики разработали детальное радиационно-гидродинамическое моделирование. Они рассчитали, как ведут себя облака холодного газа при падении на зародыш черной дыры. Симуляция отслеживала движение материи и влияние излучения на окружающую среду. Модель показала образование экстремально плотной оболочки, которая поглощает высокоэнергетические лучи и перерабатывает их в свет других диапазонов.
|
|
|
|
Затем исследователи преобразовали компьютерные расчеты в спектр, который увидел бы телескоп с учетом красного смещения. Полученный график сравнили с реальными данными наблюдений типичного представителя «красных точек» — объекта RUBIES-EGS 42046. Этот источник света находится на расстоянии, которое соответствует ранней эпохе развития космоса. Его спектр содержал странные особенности: слабый рентгеновский сигнал и линии тяжелых элементов при полном отсутствии признаков рождения новых звезд.
|
|
|
|
Виртуальная модель «черной дыры прямого коллапса» почти идеально совпала с наблюдениями телескопа, расхождения составили менее 10%. Модель воспроизвела уникальную V-образную форму спектра и наличие линий тяжелых элементов без привлечения гипотез о звездах. Расчеты доказали, что телескоп видел плотную завесу газа, за которой скрывается быстрорастущий гигант.
|
|
|
|
Как выяснили исследователи, большое количество газа поглощает энергию и переизлучает ее в инфракрасном диапазоне, что и придает объектам характерный красный цвет. Расчеты подтвердили: телескоп видит процесс рождения массивных черных дыр, которые возникают сразу из газа и обходят временные ограничения стандартного сценария.
|
|
|
|
Открытие разрешило один из парадоксов современной космологии — проблему «тяжелых зародышей». Астрофизики показали, как сверхмассивные черные дыры в ранней Вселенной могли не тратить время на медленную эволюцию, а возникнуть быстро и эффективно. Теперь наука получила наблюдательное доказательство, подкрепленное сильной теоретической моделью, как именно сформировались гравитационные монстры в центрах большинства галактик.
|
|
|
|
Источник
|
