Ми досі не знаємо, що за червоні цятки розкидані по всьому космосу, але тепер є теорія

Що знайшов James Webb?

Коли телескоп JWST почав наукові спостереження у липні 2022 року, він відкрив нове вікно у Всесвіт. Серед найвизначніших відкриттів були так звані "Маленькі червоні крапки" (LRD) – стародавні слабкі об'єкти, виявлені на відстані, яка відповідає 600 мільйонам років після Великого вибуху. Спочатку дослідники вважали, що це активні галактичні ядра з супермасивними чорними дірами в центрі. Їхній червоний колір пояснювали величезною кількістю газу та пилу навколо об'єктів у вигляді акреційних дисків. Однак в інших аспектах вони не нагадували типові активні галактичні ядра – не випромінювали рентгенівські промені, мали плаский спектр в інфрачервоному діапазоні та майже не змінювалися з часом, пише 24 Канал з посиланням на Universe Today.

Яскравість цих об'єктів вказувала на величезні зоряні маси, проте їхня кількість на такому ранньому етапі розвитку Всесвіту суперечила нашому розумінню ранньої космології.

Дослідники Девеш Нандал з Університету Вірджинії та Абрахам Лоеб з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики запропонували альтернативне пояснення. За їхньою гіпотезою, червоні крапки насправді є надмасивними зірками (SMS) – гіпотетичним типом зірок, які вважаються критичними проміжними етапами у формуванні зародків супермасивних чорних дір.

Такі зірки могли мати масу близько 10^6 мас Сонця і формуватися лише в ранньому Всесвіті. Згідно з теорією, вони вибухали як наднові з колапсом ядра, створюючи ранні чорні діри, які згодом стали зародками супермасивних чорних дір.

Підтвердження через спектральний аналіз

Науковці розробили детальні моделі для надмасивної зірки з масою 10^6 мас Сонця без металів, оскільки це мали б бути зірки третього покоління, які ще не синтезували атоми металів у своїх ядрах. Модель неочікувано змогла пояснити спостережувані характеристики червоних крапок. Надмасивна зірка в цій симуляції відповідала світності червоних крапок, спектральні особливості також збігалися. Дослідники зосередилися на двох об'єктах під назвами MoM-BH*-1 та The Cliff, які часто згадуються в науковій літературі.

Характерною особливістю спектра червоних крапок є одночасна присутність сильної широкої лінії випромінювання Hβ поряд з лініями Бальмера (серія ліній у спектрі атома водню, які утворюються під час переходу електрона між другим та вищими енергетичними рівнями) в поглинанні. Дослідники пояснюють це розширеною щільною фотосферою навколо надмасивних зірок.

Червоні крапки можуть представляти пряме фотосферне світло акретуючих надмасивних зірок, "спійманих" в останні тисячі років перед їхнім колапсом. Така коротка тривалість життя пояснює рідкісність цих об'єктів і вказує на те, що вони є дуже швидкоплинною (у масштабах Всесвіту), але критично важливою фазою формування галактик і чорних дір. Можна сказати, що нам дуже пощастило народитись і досліджувати космос саме зараз, поки ці зорі ще видимі.

Що ми маємо у підсумку?

Модель надмасивних зірок забезпечує простіше та більш послідовне фізичне пояснення червоних крапок порівняно з моделями активних галактичних ядер, які потребують окремих компонентів для пояснення випромінювання та поглинання.

Якщо буде доведено, що червоні крапки насправді є надмасивними зірками, прабатьками сучасних супермасивних чорних дір, це дасть відповідь на одне з найзахоплюючих питань астрономії. Однак остаточне підтвердження може потребувати десятиліть досліджень, оскільки ці об'єкти надзвичайно складно спостерігати навіть для телескопа JWST.