Используя мощный телескоп Джеймса Уэбба (JWST), астрономы обнаружили замечательную сверхмассивную чёрную дыру из периода ранней Вселенной, известного как «космический полдень», примерно через 4 миллиарда лет после Большого взрыва. Это открытие проливает новый свет на то, как эти гиганты, масса которых в миллионы или даже миллиарды раз превышает массу нашего Солнца, растут до таких огромных размеров.
Тайна «маленьких красных точек»
JWST обнаруживает новый класс интригующих объектов в ранней Вселенной, получивших название «маленькие красные точки». Это маленькие, яркие точки света, которые только недавно стали обнаруживаемы благодаря передовым инфракрасным возможностям JWST. Хотя их название предполагает небольшой размер, одна из последних находок, получившая прозвище «БИРД» (Big Red Dot), совсем не мала — ее масса эквивалентна 100 миллионам солнц.
Как чёрные дыры сияют
Чёрные дыры сами по себе не излучают свет; их интенсивная гравитация захватывает любой, что падает внутрь. Однако, когда они окружены большим количеством вещества и активно поглощают его, они создают невероятно яркие объекты, называемые квазарами. Свет от этих квазаров может преодолевать огромные расстояния, и свет БИРД прошел более 10 миллиардов лет, чтобы достичь Земли.
Обнаружение БИРД
БИРД был обнаружен в той же области неба, что и ранее известный квазар, J1030+0524 (J1030), сверхмассивная чёрная дыра, уже поглощающая вещество и расположенная примерно в 12,5 миллиардах световых лет. Исследовательская группа из Национального института астрофизики (INAF) изначально проанализировала изображения и спектры с инструмента Near-Infrared Camera (NIRCam) JWST, обнаружив необычную точку инфракрасного света, которая не была обнаружена в более ранних наблюдениях в рентгеновском и радиодиапазонах.
«Начиная с откалиброванных изображений, был разработан каталог источников, присутствующих в поле, — объяснила Федерика Лойаконо, руководитель группы и научный сотрудник INAF. — Там мы и заметили БИРД: яркий, точечный объект, который, однако, не был звездой и не присутствовал в существующих рентгеновских и радиокаталогах».
Анализ спектра: раскрывая секреты
Анализ спектра БИРД, подробная разбивка длин волн света, предоставил важную информацию. Различные элементы поглощают и излучают свет на определенных частотах, оставляя уникальные «отпечатки пальцев» в спектре. Это позволило исследователям выявить присутствие водорода и гелия в среде БИРД.
«Мы обнаружили четкие сигналы водорода — в частности, линию, называемую Пашен-гамма, яркая сигнатура, которая указывает на присутствие ионизированного водорода — и гелия, также видимого в поглощении», — сказала Лойаконо. Этот спектральный анализ также предоставил оценку расстояния и массы БИРД.
Что делает БИРД уникальным?
Маленькие красные точки в целом остаются загадкой для космоса. Существует множество теорий, включая возможность того, что они представляют собой новый тип небесных объектов, называемых «чёрными звёздами». Однако отсутствие сильного рентгеновского излучения от этих объектов является загадкой, поскольку ненасыщенные чёрные дыры должны производить интенсивное рентгеновское излучение. Возможным объяснением является то, что эти объекты все еще окружены толстыми оболочками газа и пыли, поглощающими рентгеновское излучение, позволяя при этом проходить инфракрасному свету.
БИРД особенно примечателен тем, что его свойства тесно соответствуют только двум другим известным маленьким красным точкам с аналогичными спектральными характеристиками. Это говорит о том, что они принадлежат к одной и той же семье объектов.
Пересмотр эволюции чёрных дыр
Открытие БИРД и его семейства может потребовать переоценки того, как сверхмассивные чёрные дыры растут и развиваются. Предыдущие расчеты предполагали, что эти объекты к 11 миллиардам лет должны были стать менее распространенными. Однако, согласно расчетам этой группы, существует удивительное изобилие маленьких красных точек во время «космического полдня», что опровергает это предположение.
«Теперь задача состоит в том, чтобы расширить исследование на большее количество ближайших ЛРД, которые мы можем изучать более подробно, чем далекие, чтобы составить более полную картину», — заключила Лойаконо. «JWST открыл новую границу в экстгалактической астрофизике, открывая объекты, о которых мы даже не подозревали, и мы только в начале этого приключения».
Открытие БИРД подчеркивает мощь телескопа Джеймса Уэбба в раскрытии ранее невиданных деталей о ранней Вселенной и ее обитателях, побуждая к более глубокому пониманию формирования и эволюции массивных черных дыр.
