Исследование показало, что маленькие красные точки в глубоком космосе являются «самыми мощными силами во Вселенной»

Астрономы наконец выяснили, что скрывается за сотнями странных красных огоньков, появившихся на снимках космического телескопа Джеймса Уэбба. Оказалось, это молодые сверхмассивные черные дыры в коконах из раскаленного газа — и они растут с невероятной скоростью.

С момента запуска телескопа Джеймса Уэбба (JWST) ученые обнаружили сотни крошечных красных точек на изображениях ранней Вселенной. Эти слабые огоньки светили всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, но их природа оставалась полной загадкой.

Теперь исследователи из Копенгагенского университета раскрыли секрет: красные точки — это не что иное, как черные дыры-подростки, окутанные плотными облаками ионизированного газа. Результаты опубликованы в престижном журнале Nature.

Пожирающие монстры в газовых коконах

Представьте себе чудовищный водоворот, где материя закручивается на скоростях, близких к скорости света, разогреваясь до миллионов градусов. Именно так выглядят эти молодые черные дыры в разгаре своего «пира».

«Мы поймали молодые черные дыры прямо в разгаре их скачка роста — на стадии, которую никогда раньше не наблюдали», — объясняет руководитель исследования профессор Дарак Уотсон. «Плотный кокон газа вокруг них обеспечивает топливо для очень быстрого роста».

Когда газ падает в черную дыру, он закручивается в спираль, ускоряясь и сжимаясь так сильно, что начинает светиться ярче миллионов звезд. Ультрафиолетовое и рентгеновское излучение поглощается окружающим газом и переизлучается в красном диапазоне — отсюда и характерный цвет.

Загадка, которая не давала покоя

Когда астрономы впервые заметили красные точки на снимках возрастом около 13 миллиардов лет, это вызвало настоящее недоумение. Точки появлялись на ранних изображениях — и просто исчезали примерно через миллиард лет.

Сначала ученые предположили, что это молодые галактики в самом начале формирования. Но эта идея противоречила нашему пониманию эволюции Вселенной — первые галактики должны были стать видимыми гораздо позже.

Альтернативная гипотеза о черных дырах тоже казалась невозможной: откуда взяться столь массивным объектам так скоро после Большого взрыва?

Решение оказалось неожиданным

Профессор Уотсон и его команда изучили спектральные линии — своего рода «отпечатки пальцев» света от нескольких красных точек. Они обнаружили, что значительная часть ультрафиолетового и рентгеновского излучения отсутствует, что подтверждает прохождение света через газовое облако.

Но главное открытие было в другом: красные точки оказались в 100 раз меньше, чем предполагали астрономы!

«Они довольно компактны — всего несколько световых дней или недель в поперечнике», — рассказывает профессор Уотсон. Для сравнения: расстояние от Земли до Солнца свет преодолевает за 8 минут, а эти черные дыры укладываются в объем, который свет пересекает максимум за несколько недель.

Даже будучи одними из самых маленьких обнаруженных черных дыр, они все равно в 10 миллионов раз массивнее Солнца, с диаметром более 10 миллионов километров. Но этого «достаточно мало», чтобы соответствовать теориям формирования черных дыр после Большого взрыва.

Почему это важно

Это открытие объясняет одну из главных загадок современной астрономии: как черные дыры стали такими огромными так быстро?

Молодые черные дыры в своих газовых коконах поглощают материю на скорости, близкой к теоретическому максимуму — так называемому пределу Эддингтона. Это помогает понять, почему астрономы обнаруживают черные дыры массой до миллиарда солнечных масс всего через 700 миллионов лет после Большого взрыва.

«Мы выяснили, что массы черных дыр в 10—100 раз меньше, чем считалось ранее, и они поглощают газ на предельной скорости, — говорит профессор Уотсон. — Эти факты значительно облегчают понимание того, как они растут так быстро».

Недостающее звено эволюции

Ученые считают, что красные точки представляют собой промежуточный этап между черными дырами звездной массы и настоящими гигантами — квазарами, которые в 1000 раз больше маленьких красных точек.

Это открытие не просто решает загадку странных огоньков в глубоком космосе. Оно дает нам беспрецедентный взгляд на «подростковый период» самых мощных объектов во Вселенной — момент, когда будущие чудовищные черные дыры только набирают силу, пожирая окружающую материю в своих раскаленных коконах.