В глубинах ранней Вселенной международная группа астрономов зафиксировала вспышку невероятной мощности. На архивных снимках телескопа «Джеймс Уэбб», полученных в рамках программы CEERS («Мираж или чудо»), обнаружена ярко-красная точка, которая бросает вызов законам современной астрофизики. Объект выглядит как одиночная исполинская звезда, чей диаметр сопоставим с размерами нашей Солнечной системы, однако его энергетическая отдача превышает возможности любой известной звезды примерно в сто миллиардов раз. Столь колоссальный выброс энергии характерен скорее для активных черных дыр.
Это уникальное сочетание параметров позволило исследователям выделить совершенно новый класс астрофизических объектов, получивший рабочее название «звезда-черная дыра».
Охота за красным светом
Изначально целью проекта был поиск самых первых галактик молодой Вселенной. Однако среди россыпи тусклых пятен ученые заметили одинокую красную точку, которая выбивалась из общей картины. Спектральный анализ показал резкий «излом Бальмера» — это говорит о наличии невероятно плотного облака газа вокруг объекта. При этом химический состав излучения оказался почти первозданным: в нем практически нет тяжелых элементов, присутствуют только водород и гелий. Это указывает на то, что объект сформировался в очень раннюю эпоху космической истории.
Чтобы разгадать природу феномена, команда под руководством Анны де Граафф проанализировала спектральные данные более чем четырех тысяч далеких галактик. Выяснилось, что перед нами не скопление старых звезд, которые покраснели от возраста, а единый гигантский источник света.
Гипотеза «космического вампира»
Ученые смоделировали различные сценарии и пришли к выводу, что объяснить такую чудовищную светимость обычным ядерным синтезом невозможно. Единственный рабочий вариант — наличие в центре этого газового шара сверхмассивной черной дыры. Она стремительно поглощает окружающее вещество, раскаляя его до экстремальных температур и генерируя тот самый ослепительный поток фотонов.
Как отмечает профессор Джоэл Лежа из Университета штата Пенсильвания, такие объекты могут быть тем самым недостающим звеном эволюции. До сих пор неясно, откуда в центрах современных галактик берутся черные дыры массой в миллиарды солнц. Возможно, именно эти «красные точки» являются их младенческой стадией — фазой бурного набора массы, которую мы застали благодаря инфракрасному зрению «Уэбба».
Стоит отметить, что данный объект — лишь один из сотен подобных. С момента запуска обсерватории «Джеймс Уэбб» в 2022 году астрономы выявили уже более трехсот таких «маленьких красных точек» (Little Red Dots), существовавших через 600–1600 миллионов лет после Большого взрыва. Их природа остается предметом жарких споров: одни считают их ядрами древних галактик, другие — экзотическими звездными скоплениями. Но открытие объекта MoM-BH*-1 дает весомый аргумент в пользу теории зарождающихся черных дыр.
Зачем нам знать об этих точках?
Понимание природы этих объектов критически важно для космологии. Оно объясняет, как во Вселенной успели вырасти гиганты так быстро после ее рождения. Если черная дыра может родиться внутри огромной звезды еще до формирования полноценной галактики, пазл сборки космоса складывается гораздо логичнее. Как говорят сами исследователи, Вселенная оказывается куда более странной и изобретательной, чем рисовали учебники, и этот красный малыш — лишнее тому подтверждение.
Итоги исследования опубликованы в журнале Nature.
Изображение: Хосе-Луис Оливарес, MIT
