З моменту свого запуску космічний телескоп James Webb не перестає кидати виклик нашому розумінню космосу. У 2022 році, невдовзі після початку своєї наукової роботи, він виявив у молодому Всесвіті загадкову аномалію — численні об’єкти, що отримали умовну назву маленькі червоні цятки. Вони з’явилися приблизно через 600 млн років після Великого вибуху. Астрономи довго мізкували над їхньою природою, і лише тепер складна космічна головоломка починає набувати чітких обрисів.
Команда астрономів із Техаського університету в Остіні змогла ідентифікувати унікальну «цятку» під назвою GLIMPSE-17775. Завдяки безпрецедентній інфрачервоній чутливості телескопа James Webb, науковці отримали найглибший і найдетальніший спектр подібного джерела. Стаття з результатами цієї роботи була днями опублікована в авторитетному виданні The Astrophysical Journal.
Об’єкт GLIMPSE-17775 має космологічне червоне зміщення z≈3,5, тобто він існував через 1,8 млрд років після Великого вибуху. Його вивчення стало можливим завдяки неймовірному збігу обставин: він розташований далеко за масивним скупченням галактик Abell S1063. Це скупчення спрацювало як гігантська гравітаційна лінза.
Залізний ліс у газовому коконі
У спектральних даних було виявлено понад 40 чітких ліній випромінювання. Всі вони переконливо вказують на так званий сценарій BH* (зоря — чорна діра): GLIMPSE-17775 є надмасивною чорною дірою, яка швидко зростає, стрімко поглинаючи навколишню матерію. Її центральний рушій щільно оповитий товстим шаром частково іонізованого газу. Саме цей газовий кокон переробляє випромінювання від чорної діри, створюючи ті особливості, які зафіксували науковці.
На користь цієї моделі свідчать кілька незаперечних фактів. По-перше, лінії водню, кисню та гелію демонструють ефект розсіювання електронів — явну ознаку розширення газового середовища навколо щільного джерела. По-друге, вчені помітили «залізний ліс» — інтенсивний набір із 16 ліній заліза. Для їхньої появи потрібне джерело колосальної енергії, притаманне саме активним чорним дірам. Крім того, така модель ідеально пояснює, чому червоні цятки майже не випромінюють у рентгенівському діапазоні: щільний кокон просто блокує і поглинає ці промені.
У пригоді стає Hubble
Утім, один із фрагментів головоломки вимагав більш детального дослідження, адже не всі пазли сходилися. Річ у тім, що у спектрі GLIMPSE-17775 був надто слабко виражений «розрив Бальмера» — специфічна різка зміна інтенсивності випромінювання в спектрі зорі чи галактики, що є візитною карткою більшості червоних цяток. Щоб розібратися в цьому, команда залучила додаткові архівні дані від космічного телескопа Hubble (програми Frontier Fields та BUFFALO).
Дані обох телескопів показали, що ця конкретна чорна діра розташована всередині величезної материнської галактики. Надлишок синього світла від зір цієї гігантської галактики ефективно маскує «розрив Бальмера», що чудово узгоджується із загальною газовою моделлю.
Це відкриття має фундаментальне значення для сучасної астрофізики. Коли James Webb вперше виявив ці яскраві об’єкти, дехто у науковому світі запанікував, стверджуючи, що вони «порушують космологію». Адже галактики в ранньому Всесвіті фізично не могли вирости так швидко, щоб генерувати стільки зоряного світла. Однак нове дослідження пропонує можливе пояснення: джерелом цього неймовірного сяйва є не зорі, а чорні діри, і їхні маси цілком вписуються в сучасну історію еволюції Всесвіту. Тобто об’єкт світить не завдяки термоядерному синтезу, як звичайна зоря, а переважно завдяки речовині, що падає на чорну діру. Такі об’єкти були запропоновані як можливий механізм швидкого формування надмасивних чорних дір.
Дослідники сподіваються, що найближчими роками нові дані дозволять поставити остаточну крапку в питанні природи цих дивовижних космічних маяків.
Раніше ми розповідали про те, як первинні чорні діри могли замінити собою зорі.
За матеріалами NASA
