Загадка красных точек: ученые нашли перекормленные черные дыры
Сегодня, 12:30 Диана Кулманакова
Nature: найдены перекормленные черные дыры
Фото: 5-tv.ru
Новые данные могут помочь открыть тайны происхождения Вселенной.
Загадочные «маленькие красные точки», которые телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил в ранней Вселенной, могут оказаться быстро растущими сверхмассивными черными дырами, окруженными плотными оболочками из газа. К такому выводу пришли исследователи, проведя космологическое моделирование. Работа опубликована в журнале Nature.
Наблюдения JWST поставили перед учеными сразу несколько вопросов. Телескоп обнаружил сверхмассивные черные дыры с массой в миллиарды раз больше Солнца, существовавшие менее чем через миллиард лет после Большого взрыва. При этом не до конца понятно, каким образом они успели вырасти до таких размеров за столь короткое время.
Другой загадкой стали «маленькие красные точки» — компактные объекты, появлявшиеся примерно через 600 миллионов — один миллиард лет после Большого взрыва. Позже, когда Вселенной исполнялось около 1,5 миллиарда лет, они практически исчезали из наблюдений.
Исследователи обнаружили, что оба явления могут быть связаны.
Черные дыры, окруженные собственным топливом
В ходе моделирования ученые увидели, что быстро растущие черные дыры могут окружаться очень плотной и непрозрачной оболочкой из газа.
По словам руководителя исследования Сонмена Чона из Института астрофизики Общества Макса Планка, при поступлении газа с чрезвычайно высокой скоростью он не успевает сразу поглотиться черной дырой. Значительная часть вещества накапливается вокруг нее и образует плотную структуру.
В результате возникает своего рода «перекормленная» черная дыра, окруженная собственным топливом.
Именно эта газовая оболочка, считают ученые, может объяснить особенности «маленьких красных точек». Излучение, которое возникает рядом с черной дырой, проходит через окружающее ее вещество. При этом меняется длина волны света, а сам объект приобретает очень красный спектр и характерные широкие линии водородной эмиссии.
Эти признаки соответствуют свойствам, которые наблюдаются у «маленьких красных точек».
Как черные дыры могли так быстро вырасти
Исследователи считают, что важную роль могли сыграть условия, существовавшие в ранней Вселенной.
В тот период галактики формировались и росли значительно быстрее, а в их центральные области поступало большое количество плотного газа. Сильное излучение от соседних галактик со звездообразованием могло подавлять формирование звезд в окружающих газовых облаках.
В результате газ продолжал накапливаться, пока облака не начинали коллапсировать. Сначала могли появляться сверхмассивные звезды, которые затем превращались в массивные зародыши черных дыр.
По расчетам команды, в их симуляции такие звезды достигали нескольких сотен тысяч солнечных масс, а примерно через два миллиона лет коллапсировали, оставляя после себя крупные зародыши черных дыр.
Поскольку эти объекты изначально были массивными и находились в богатой газом среде, они могли расти чрезвычайно быстро.
Таким образом, «маленькие красные точки» могут показывать один из этапов формирования первых сверхмассивных черных дыр.
Почему «маленькие красные точки» исчезли
При этом новая модель не объясняет одну из главных загадок этих объектов — почему они наблюдались в ранней Вселенной, но практически исчезли на последующих этапах ее истории.
По словам Чона, этот вопрос остается открытым. Ученым еще предстоит понять, какие процессы могли привести к исчезновению «маленьких красных точек» по мере развития Вселенной.
Исследователи также не ставили перед собой первоначальной задачи воспроизвести именно эти объекты. Их симуляция была создана для изучения формирования массивных зародышей черных дыр.
Однако после появления черных дыр в модели ученые обнаружили вокруг них плотный газ и характеристики, похожие на свойства «маленьких красных точек».
В моделировании появились и квазизвезды
Еще одним неожиданным результатом стало появление систем, которые исследователи связывают с теоретическим понятием квазизвезды.
Речь идет о черной дыре, окруженной массивной и оптически плотной газовой оболочкой. По словам ученых, моделирование показало, что подобная система способна естественным образом формироваться в ходе космологической эволюции.
Теперь команда планирует проверить, сохраняется ли этот сценарий при изменении условий окружающей среды в ранней Вселенной. Исследователи также хотят подготовить более точные прогнозы, которые можно будет сопоставить с наблюдениями телескопа «Джеймс Уэбб».
Ученые подчеркивают, что наблюдения «маленьких красных точек» продолжаются, поэтому новые данные могут помочь определить, чем на самом деле являются эти загадочные объекты.
Еще больше новостей — у Пятого канала в мессенджере МАКС.