Телескоп Джеймса Вебба відкрив унікальне космічне явище, що може змінити уявлення про формування галактик

Астрономи представили нову гіпотезу, яка може пояснити загадкові «червоні точки» — крихітні, яскраво-червоні об’єкти, виявлені телескопом James Webb (JWST) у найдавніших епохах Всесвіту. Згідно з дослідженням міжнародної команди на чолі з Анною де Граафф з Інституту астрономії імені Макса Планка, ці об’єкти можуть бути так званими «зорями-чорними дірами» (black hole stars) — гігантськими сферами гарячого газу, усередині яких розташовані надмасивні чорні діри, що живлять їх енергією.

Перші спостереження JWST у 2022 році виявили десятки тисяч надзвичайно далеких і компактних «червоних точок», світло яких подорожувало до Землі близько 12 мільярдів років. Спершу астрономи припускали, що це молоді, надщільні галактики, заповнені сотнями мільярдів зірок. Однак такі сценарії вимагали б майже неможливо швидких темпів формування зір у перші мільярди років після Великого вибуху — що суперечило сучасним моделям еволюції галактик.

Щоб розібратися, команда де Граафф провела масштабне спостереження за допомогою програми RUBIES (Red Unknowns: Bright Infrared Extra­galac­tic Sur­vey). Використавши близько 60 годин часу JWST, вони дослідили спектри 4500 далеких галактик, зокрема одного особливо яскравого об’єкта, названого «The Cliff». Його спектр виявив надзвичайно різкий «злам Бальмера» — ознаку, яку не могли пояснити жодні моделі звичайних галактик чи активних ядер.

Художнє зображення чорної діри (не в масштабі). Таємничі крихітні точки світла, виявлені на зорі Всесвіту, можуть бути гігантськими сферами гарячого газу, які настільки щільні, що виглядають як атмосфери типових зірок, що живляться ядерним синтезом; однак замість синтезу вони живляться надмасивними чорними дірами в їхньому центрі, які швидко втягують матерію, перетворюючи її на енергію і випромінюючи світло. Джерело: Т. Мюллер/А. де Грааф/Інститут астрономії імені Макса Планка

Науковці запропонували нову модель — BH*, або «black hole star»: надмасивна чорна діра в центрі, оточена щільною оболонкою водню, що світиться під дією енергії акреції. Така оболонка поводиться подібно до атмосфери зорі, хоча в її центрі немає термоядерного реактора. На відміну від звичайних активних галактичних ядер, світло цих об’єктів не зумовлене пилом, а випромінюється гарячим газом, який оточує чорну діру.

Якщо ця гіпотеза підтвердиться, «зорі-чорні діри» можуть пояснити, як у ранньому Всесвіті так швидко зростали надмасивні чорні діри й формувалися перші галактики. Команда планує продовжити спостереження за допомогою JWST у 2026 році, щоб з’ясувати, чи дійсно ці об’єкти є новим класом космічних утворень — і чи саме вони відкривають таємницю перших світил у Всесвіті.