|
Вспышки черных дыр объясняют появление красных точек
|
|
|
|
Новое теоретическое исследование, возможно, разгадало одну из самых загадочных находок космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST): маленькие красные точки, обнаруженные по всей ранней Вселенной. В статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv 29 мая, утверждается, что эти объекты могут быть черными дырами, попавшими в редкие, мощные вспышки поглощения со скоростью, превышающей теоретические пределы.
|
|
|
|
С тех пор, как JWST начал свое исследование глубокой Вселенной, астрономов озадачивает класс крошечных, тусклых объектов, появившихся в ранней Вселенной в гораздо большем количестве, чем ожидалось. Они имеют характерный V-образный спектр — яркий как в ультрафиолетовом, так и в оптическом свете, но с провалом между ними — наряду с широкими эмиссионными линиями, указывающими на наличие активных черных дыр. Они также демонстрируют отсутствие рентгеновского, радио- и инфракрасного излучения.
|
|
|
|
Они не похожи на обычные галактики и не совсем похожи на квазары. Что они собой представляют, оставалось открытым вопросом. Некоторые исследователи утверждают, что для объяснения происхождения и природы «Маленьких красных точек» может потребоваться нестандартная физическая модель.
|
|
|
|
В новой статье Янъяо Чен из Нанкинского университета и Хоуцзюнь Мо из Массачусетского университета предлагают версию происхождения, вполне укладывающуюся в стандартную космологическую модель. Используя модель формирования галактик, построенную на основе космологической модели лямбда-CDM, описанной в предыдущем исследовании, они предсказывают, что могло сформировать эти загадочные объекты и во что они могут эволюционировать. Модель связывает эти системы с зародышами черных дыр, образовавшимися более 13 миллиардов лет назад.
|
|
|
|
|
|
|
Большинство их зародышей черных дыр формируются на красных смещениях выше 20 — когда Вселенной было менее 200 миллионов лет — внутри крошечных «мини-гало» из первого поколения звезд Вселенной. Эти зародыши уже находятся в диапазоне черных дыр средней массы, но их масса далеко не достаточна для того, чтобы самостоятельно питать «маленькую красную точку».
|
|
|
|
Пробел преодолевается за счет роста путем сверхэддингтоновской аккреции — процесса, протекающего примерно в 10 раз быстрее теоретического максимума, — во время того, что исследователи называют «ядерными вспышками».
|
|
|
|
«Наша модель предполагает, что именно рост после зарождения, главным образом за счет эпизодических ядерных вспышек, поднимает зародыши черных дыр до сверхмассивного состояния», — пишут исследователи в статье.
|
|
|
|
В результате, к тому времени, когда они начинают сиять как «маленькие красные точки» на красном смещении 5 — примерно через миллиард лет после Большого взрыва — их черные дыры вырастают до массы от 100 000 до 1 миллиона солнечных масс за счет повторяющихся ядерных вспышек.
|
|
|
|
Эпизоды ядерных вспышек — это бурные, кратковременные события, запускаемые внезапным гравитационным возмущением в галактике, таким как слияние или сближение с другой галактикой.
|
|
|
|
В результате происходит одновременный рост черных дыр и интенсивное звездообразование в компактном ядерном звездном скоплении. Именно это создает характерный V-образный спектр: молодые звезды из ядерных вспышек дают синий ультрафиолетовый свет, а сверхэддингтоновская черная дыра — красное оптическое свечение.
|
|
|
|
Крайне важно, что эта популяция возникает вне стандартной модели сама по себе. «Наша модель — одна из первых, которая самосогласованно включает в себя формирование зародышей и коэволюцию черных дыр, галактик и гало в космологическом контексте, что позволяет рассматривать появление популяции LRD как естественный результат парадигмы лямбда-CDM, а не как результат тонкой настройки», — пишут исследователи.
|
|
|
|
Модель также показывает, что их будущее неоднозначно. Некоторые будут поглощены массивными галактиками и самыми яркими галактиками скоплений уже сегодня. Другие эволюционируют почти изолированно, их черные дыры почти не растут с красного смещения 5, в конечном итоге напоминая компактные карликовые галактики. В зависимости от окружающей среды, некоторые из них могут эволюционировать в ультракомпактные карликовые галактики или объекты, подобные шаровым скоплениям.
|
|
|
|
«В готовящейся к публикации статье мы представим подробный анализ связи между малыми красными точками и современными компактными карликовыми галактиками», — заключают они.
|
|
|
|
Одно из наиболее важных предсказаний модели заключается в том, что обнаруженные JWST малые красные точки — это лишь верхушка айсберга. Ветвь с высокой интенсивностью роста содержит гораздо большее количество менее ярких черных дыр, находящихся в той же фазе бурного роста, скрытых ниже текущего предела обнаружения JWST.
|
|
|
|
Просто их гораздо больше, и они ждут своего открытия.
|
|
|
|
Источник
|
