|
Новый класс галактик указывает на ранний рост черных дыр
|
|
|
|
В декабре 2022 года, менее чем через шесть месяцев после начала научных исследований, космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба обнаружил нечто невиданное ранее: многочисленные красные объекты, кажущиеся маленькими на небе, которые ученые вскоре назвали "маленькими красными точками" (LRD). Хотя этих точек довольно много, исследователи озадачены их природой, причиной их уникальных цветов и тем, что они рассказывают о ранней Вселенной.
|
|
|
|
Недавно группа астрономов собрала одну из крупнейших на сегодняшний день выборок LRD, почти все из которых существовали в течение первых 1,5 миллиардов лет после Большого взрыва. Они обнаружили, что значительная часть LRD в их выборке содержит признаки растущих сверхмассивных черных дыр.
|
|
|
|
"Мы сбиты с толку этой новой популяцией объектов, обнаруженных Уэббом. Мы не видим их аналогов при меньших значениях красного смещения, вот почему мы не видели их до Уэбба", - сказал Дейл Кочевски из колледжа Колби в Уотервилле, штат Мэн, и ведущий автор исследования, опубликованного на сервере препринтов arXiv. "Проводится значительная работа, направленная на то, чтобы попытаться определить природу этих маленьких красных точек и определить, является ли их излучение источником аккрецирующих черных дыр".
|
|
|
|
|
|
|
Потенциальный взгляд на ранний рост черных дыр
|
|
|
|
Существенным фактором, повлиявшим на то, что команда собрала большую выборку LRD, стало использование общедоступных данных Webb. Для начала команда провела поиск этих источников red в исследовании Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), а затем расширила сферу своей деятельности до других областей внегалактического наследия, включая JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) и исследование следующего поколения Deep Extragalactic Exploratory Public (NGDEEP).
|
|
|
|
Методология, использованная для идентификации этих объектов, также отличалась от предыдущих исследований, в результате чего перепись проводилась в широком диапазоне красного смещения. Обнаруженное ими распределение интригует: LRD появляются в большом количестве примерно через 600 миллионов лет после Большого взрыва и быстро сокращаются в количестве примерно через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва.
|
|
|
|
Команда ученых обратилась к "Красному неизвестному: яркому инфракрасному внегалактическому обзору" (RUBIES), чтобы получить спектроскопические данные о некоторых из LRD в их образце. Они обнаружили, что около 70% объектов показали наличие газа, который движется со скоростью 2 миллиона миль в час (1000 километров в секунду) — признак аккреционного диска вокруг сверхмассивной черной дыры. Это говорит о том, что многие LRD являются аккрецирующими черными дырами, также известными как активные ядра галактик (AGN).
|
|
|
|
"Самое интересное для меня - это распределение красного смещения. Эти по-настоящему красные источники с высоким красным смещением в основном перестают существовать в определенный момент после Большого взрыва", - сказал Стивен Финкельштейн, соавтор исследования из Техасского университета в Остине. "Если это растущие черные дыры, а мы думаем, что таковыми являются по меньшей мере 70% из них, это указывает на эпоху скрытого роста черных дыр в ранней Вселенной".
|
|
Вопреки заголовкам, космология не нарушена
|
|
|
|
Когда впервые были обнаружены LRD, некоторые предположили, что космология "нарушена". Если весь свет, исходящий от этих объектов, исходит от звезд, это означает, что некоторые галактики выросли настолько большими и быстрыми, что теории не могут их объяснить.
|
|
|
|
Исследование команды подтверждает тезис о том, что большая часть света, исходящего от этих объектов, исходит от аккрецирующих черных дыр, а не от звезд. Меньшее количество звезд означает меньшие по размеру и более легкие галактики, которые могут быть поняты с помощью существующих теорий.
|
|
|
|
"Вот как можно решить проблему разрушения Вселенной", - сказал Энтони Тейлор, соавтор исследования из Техасского университета в Остине.
|
|
Все любопытнее и любопытнее
|
|
|
|
Остается еще много тем для обсуждения, поскольку LRDs, похоже, вызывают еще больше вопросов. Например, до сих пор остается открытым вопрос о том, почему LRDS не отображаются при меньших красных смещениях. Один из возможных ответов - рост "изнутри наружу": по мере того, как звездообразование в галактике расширяется от ядра к ядру, сверхновые выбрасывают меньше газа вблизи аккрецирующей черной дыры, и она становится менее затемненной. В этом случае черная дыра сбрасывает свой газовый кокон, становится более синей и менее красной и теряет свой статус LRD.
|
|
|
|
Кроме того, LRD не являются яркими в рентгеновском свете, что контрастирует с большинством черных дыр при меньшем красном смещении. Однако астрономы знают, что при определенной плотности газа рентгеновские фотоны могут задерживаться, уменьшая количество рентгеновского излучения. Таким образом, такое качество LRD может подтвердить теорию о том, что это сильно затемненные черные дыры.
|
|
|
|
Команда использует несколько подходов для понимания природы LRD, включая изучение свойств образцов в среднем инфракрасном диапазоне и широкий поиск аккрецирующих черных дыр, чтобы определить, сколько из них соответствуют критериям LRD. Получение более глубокой спектроскопии и отдельных последующих наблюдений также будет полезно для решения этого в настоящее время "открытого вопроса" о LRDS.
|
|
|
|
"Всегда есть два или более потенциальных способа объяснить странные свойства маленьких красных точек", - сказал Кочевски. "Это непрерывный обмен данными между моделями и наблюдениями, поиск баланса между тем, что хорошо согласуется между ними, и тем, что противоречит друг другу".
|
|
|
|
Источник
|
