Зображення зірки-чорної діри — потенційно нового класу космічних об'єктів з чорною дірою, яка живить її, в центрі і щільним коконом турбулентного газу, що оточує її подібно до зірки/MPIA/HdA/T. Müller/A. de Graaff
Астрономи за допомогою телескопа ім. “Джеймса Вебба” виявили новий клас чорних дір, які настільки швидко збільшують масу, що змушують щільний ореол газу навколо них сяяти подібно до зірки.
Виявлення подібних чорних дір може дати відповідь на питання щодо природи загадкових “крихітних червоних точок”, які вперше були помічені “Джеймсом Веббом” у 2022 році. Спочатку астрономи вважали, що “крихітні червоні точки” являють собою масивні галактики, утворені ще на зорі Всесвіту. Пізніше загадкові об’єкти почали пов’язувати з активними надмасивними чорними дірами.
Однак до кінця поки не ясно, чи ці точки являють собою екзотичні космічні об’єкти, або ж просто етап еволюції галактик та чорних дір. Після їхнього виявлення астрономи назвали ці точки “руйнівниками Всесвіту”, оскільки вони здавались надто старими для існування у перші кілька мільярдів років після Великого вибуху. Тому астрономи вийшли за рамки стандартних типів відомих об’єктів, щоб знайти пояснення тому, що вони можуть являти собою.
“Одне з припущень полягає в тому, що “Маленькі Червоні Точки” — це надзвичайно масивні та компактні галактики з інтенсивним зореутворенням, що призводить до дуже високої щільності зірок у їхніх ядрах. Інше припущення передбачає, що в їхніх центрах знаходяться масивні чорні діри, які часто здаються “надто масивними” в порівнянні з зоряною масою їхніх галактик”, — пояснює астрофізик з Гарвардського та Смітсонівського центру астрофізики, який не брав участі у новому дослідженні, Фабіо Пакуччі.
Перше припущення передбачає, що “Маленькі Червоні Точки” — крихітні, однак напрочуд щільні галактики з активним зореутворенням, у яких відбуваються екзотичні процеси, які ніколи до цього не спостерігались. Друге припущення означає, що ці точки — галактики, що живляться від масивної чорної діри у центрі, подібно до активного галактичного ядра. Галактики, які живляться від чорних дір у центрі, абсолютно не схожі на інші типи активних галактичних ядер (квазарів), виявлених у ранішньому Всесвіті.
У новому дослідженні під керівництвом Анни де Граафф з Інституту астрономії Товариства Макса Планка астрономи ретельно розглянули незвичайну “маленьку червону точку”, яка існувала через 1,8 млрд років після Великого вибуху. Світлу від цього об’єкта знадобилось 12 млрд років, щоб досягнути Землі. Аналізуючи світло від цієї точки, астрономи звернули увагу на раптовий стрибок яскравості, що називається бальмерівським зламом.
Хоча такий стрибок яскравості характерний для світла від різних об’єктів, дослідники встановили, що різкість спостережуваного світла не може бути пояснена наявністю масивних галактик або типових активних галактичних ядер. Дослідники схарактеризували зміни яскравості як перебільшену версію “маленької червоної точки” і назвали цей об’єкт “Скеля” через різкий стрибок яскравості у спектрі.
Ця особливість навела астрономів на думку, чи не зіткнулись вони з чимось принципово невідомим до цього. Яскравість об’єкта передбачала наявність джерела високої енергії, а бальмерівський злам, як пояснила Анна де Граафф, виникає через щільний водень за відповідних температур.
“Зірки, подібні до чорних дір, живлять масивні чорні діри, оточені щільним газом. Коли чорні діри поглинають речовину навколо, вони випромінюють багато світла і, отже, нагрівають газ, змушуючи його світитися і виглядати як зірка. Головна відмінність, звичайно, полягає в тому, що звичайні зірки живляться енергією ядерного синтезу, чого тут не відбувається. Зірку-чорну діру можна уявити як гарячий об’єкт, оповитий надщільною оболонкою”, — зазначає Анна де Граафф.
На думку Фабіо Пакуччі, інші “крихітні червоні точки” можуть мати схожі ознаки з об’єктом під назвою “Скеля”, які могли залишитись непоміченими через обмеження під час спостереження. Однак гіпотеза чорної діри-зірки все ще перебуває на початковій стадії розвитку. Для перевірки надійності цього сценарію потрібно набагато більше спостережень, і моніторинг цих об’єктів у динаміці допоможе диференціювати сценарії.
“Ми поки що не впевнені, як вони еволюціонують у популяцію чорних дір, яку ми спостерігаємо сьогодні. Оскільки кількість маленьких червоних точок зменшується в пізніші космічні епохи, ця фаза має бути короткочасною”, — зауважує Анна де Граафф.
Далі астрономи використовуватимуть JWST для вивчення яскравіших “маленьких червоних точок”, щоб зрозуміти їхню детальну структуру. Якщо вони дійсно виявляться чорними дірами, це може допомогти розкрити ще одну загадку — настільки стрімке зростання чорних дір може пояснити появу надмасивних чорних дір на початку існування Всесвіту.
Справжня природа “маленьких червоних точок” залишається загадкою. Якщо у Всесвіті буде виявлено більше подібних чорних дір з щільним ореолом газу навколо, дослідники зможуть з’ясувати, чи ці загадкові об’єкти справді є екзотичними зірками, фазою зростання масивної чорної діри або просто етапом еволюції галактики.
Результати дослідження опубліковані у журналі Astronomy & Astrophysics
Джерело: LiveScience
Контент сайту призначений для осіб віком від 21 року. Переглядаючи матеріали, ви підтверджуєте свою відповідність віковим обмеженням.
Cуб'єкт у сфері онлайн-медіа; ідентифікатор медіа - R40-06029.