Астрономи роками намагаються зрозуміти природу дивних об'єктів раннього Всесвіту, які отримали назву «маленькі червоні точки». Тепер рентгенівська обсерваторія Chandra та телескоп Webb, схоже, знайшли конкретний доказ, який дозволяє скласти цілісну картину того, що це за джерела.

Йдеться про об'єкт 3DHST-AEGIS-12014 — «рентгенівську точку», віддалену від Землі на 11,8 мільярда світлових років. Результати дослідження опубліковано в The Astrophysical Journal Letters.

Що таке «маленькі червоні точки»

Одразу після початку наукової роботи Webb з'явилися повідомлення про нову категорію об'єктів. Астрономи знаходили компактні червоні джерела на відстані 12 і більше мільярдів світлових років від Землі — тобто такі, що існували, коли Всесвіту було менш ніж два мільярди років.

Таких об'єктів уже виявили сотні, можливо тисячі.

Більшість дослідників вважає, що це надмасивні чорні діри, оточені щільними хмарами газу. Ця оболонка приховує сигнатури, за якими зазвичай упізнають зростаючі чорні діри, — ультрафіолетове та рентгенівське випромінювання матеріалу, що падає на чорну діру. Через схожість спектра із зоряними атмосферами сценарій назвали «чорна діра-зірка».

Проблема в тому, що абсолютна більшість LRD взагалі не випромінює в рентгені. Саме це довгий час заважало перевірити гіпотезу напряму.

Точка, яка світиться там, де інші мовчать

Команда під керівництвом Рафаеля Гвідінга з Інституту астрономії Товариства Макса Планка порівняла нові дані Webb із глибоким оглядом неба, який Chandra виконувала раніше, впродовж понад десяти років.

Серед сотень тьмяних червоних об'єктів знайшовся один, що вирізнявся. 3DHST-AEGIS-12014 має всі ознаки LRD — компактний розмір, червоний колір, величезну відстань — і водночас випромінює в рентгені, чого решта представників класу не роблять.

Це один-єдиний рентгенівський об'єкт може бути — якщо можна так сказати — тим, що дозволяє з'єднати всі точки.Рафаель Гвідінг, Інститут астрономії Товариства Макса Планка

Співавторка дослідження Анна де Ґрааф із Гарвардсько-Смітсонівського центру астрофізики звертає увагу на парадокс: якщо LRD — це справді швидкозростаючі чорні діри, чому вони не дають рентгенівського випромінювання, як інші подібні об'єкти. Знахідка точки, яка поводиться інакше, дає ключ до розуміння механізму, що ними керує.

Хмара газу з дірками

Дослідники пропонують пояснення: рентгенівська точка — це перехідна фаза між класичною LRD і звичайною зростаючою надмасивною чорною дірою.

Поки «чорна діра-зірка» поглинає навколишній газ, у щільній оболонці поступово утворюються нерівномірні прогалини. Крізь них рентгенівське випромінювання матеріалу, що падає на чорну діру, починає пробиватися назовні — саме його і зафіксувала Chandra.

Дані також показують коливання яскравості в рентгені. Це узгоджується з ідеєю про обертання газової хмари: ділянки різної щільності по черзі проходять перед чорною дірою, то послаблюючи, то пропускаючи випромінювання назовні.

Зрештою, коли весь газ буде спожито, оболонка зникне повністю, і об'єкт стане невідрізнимим від типової активної надмасивної чорної діри.

Співавтор Ханьпу Лю з Прінстонського університету зазначає: якщо статус рентгенівської точки як перехідної фази підтвердиться, це буде перший подібний зафіксований випадок і водночас найпереконливіший доказ того, що в основі принаймні частини LRD лежить саме зростання надмасивних чорних дір.

Альтернатива та подальші спостереження

Дослідники залишають відкритим і інше пояснення: рентгенівська точка може бути звичайною зростаючою чорною дірою, прихованою екзотичним типом пилу, який астрономи раніше не спостерігали.

Розрізнити ці два сценарії мають подальші спостереження, які вже заплановано.

Об'єкт 3DHST-AEGIS-12014 понад десять років пролежав у архівних даних Chandra непоміченим — лише зіставлення з новими знімками Webb дозволило зрозуміти його особливість. Автори називають це прикладом того, як співпраця двох обсерваторій, що працюють у різних діапазонах довжин хвиль, дає результат, недосяжний для кожної з них окремо.