Некоторые вещи скрыты на виду. Новое открытие космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), опубликованное в Астрофизический журнал раскрыла одну такую ​​загадку: значительное количество слабых маленьких красных точек, наблюдаемых в отдаленной части Вселенной. Хотя это открытие кажется ничего не подозревающим, оно может изменить наше понимание происхождения сверхмассивных черных дыр.

В течение первого года работы JWST обнаружил эти слабые красные точки в далеком прошлом Вселенной с красным смещением примерно z ~ 5 (z-показатель показывает, на сколько стандартных отклонений точка данных находится выше или ниже среднего значения). . Свет с красным смещением z ~ 5 исходит примерно через один миллиард лет после Большого взрыва. Таким образом, это наблюдение дает редкую возможность заглянуть в раннюю Вселенную, предлагая подсказки о формировании и эволюции галактик.

В отличие от всего, что видел его предшественник, космический телескоп Хаббл, эти объекты до сих пор были неотличимы от обычных галактик. Расширенные инфракрасные возможности JWST позволили ученым определить, что эти точки на самом деле являются миниатюрными версиями чрезвычайно массивных черных дыр.

«Не будучи разработанным для этой конкретной цели, JWST помог нам определить, что слабые маленькие красные точки, обнаруженные очень далеко в далеком прошлом Вселенной, являются маленькими версиями чрезвычайно массивных черных дыр», — сказал Джоррит Матти, доцент кафедры астрофизики в Институт науки и технологий Австрии.

«Эти особые объекты могут изменить наше представление о происхождении черных дыр».

Почему это важно

Сверхмассивные черные дыры (СМЧД) лежат в центре почти каждой крупной галактики, включая наш Млечный Путь. Эти космические явления имеют массы, в миллионы или миллиарды раз превышающие массу нашего Солнца, и играют решающую роль в формировании галактик, в которых они обитают. Открытие этих маленьких красных точек предполагает существование сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной, бросая вызов современным моделям того, как такие массивные объекты могли формироваться и распространяться.

Некоторые сверхмассивные черные дыры поглощают астрономические количества вещества. Таким образом, они становятся настолько светящимися, что их можно наблюдать вплоть до края постоянно расширяющейся Вселенной. Эти светящиеся сверхмассивные черные дыры называются квазарами и являются одними из самых ярких объектов во Вселенной.

Одна из самых больших загадок астрономии заключается в том, как некоторые сверхмассивные черные дыры так быстро выросли до таких огромных размеров. Современные законы физики и наше понимание звездных взрывов предполагают максимальную скорость роста черных дыр. Однако существование этих космических гигантов игнорирует эти ограничения, поднимая вопросы о нашем фундаментальном понимании космической эволюции.

«Одна из проблем с квазарами заключается в том, что некоторые из них кажутся слишком массивными, слишком массивными, учитывая возраст Вселенной, в котором квазары наблюдаются. Мы называем их «проблемными квазарами», — сказал Мэти. «Если учесть, что квазары возникают в результате взрывов массивных звезд и что мы знаем максимальную скорость их роста из общих законов физики, некоторые из них выглядят так, будто они выросли быстрее, чем это возможно. Это все равно что смотреть на пятилетнего ребенка ростом два метра. Что-то не складывается».

Маленькие красные точки, обнаруженные JWST, по сути, являются детскими квазарами. В отличие от большинства квазаров, которые слишком массивны и ярки, эти молодые квазары меньше, с массой от 10 до ста миллионов солнечных масс и кажутся красными из-за затемнения пылью. Это открытие открывает новый взгляд на жизненный цикл квазаров и сверхмассивных черных дыр. Он дает представление об их росте и этапах, предшествующих их эволюции в гигантов, которых мы наблюдаем сегодня.

Обнаружение этих молодых квазаров стало возможным благодаря коллаборациям JWST EIGER (Галактики с эмиссионными линиями и межгалактический газ в эпоху реионизации) и FRESCO (Спектроскопически полные наблюдения в эпоху первой реионизации). Эти инициативы изначально были разработаны для изучения редких синих сверхмассивных квазаров и их окружения.

Это открытие открыло новые возможности для исследований и подняло фундаментальные вопросы о ранних днях существования Вселенной.

«Черные дыры и сверхмассивные черные дыры, возможно, самые интересные вещи во Вселенной», — сказал Мэти. «Трудно объяснить, почему они здесь, но они есть. Мы надеемся, что эта работа поможет нам приоткрыть одну из самых больших завес тайн Вселенной».