|
Маленькие красные точки могут быть фазой черных дыр
|
|
|
|
С момента их открытия космическим телескопом Джеймса Уэбба НАСА в 2022 году, маленькие красные точки (LRD) стали предметом большого интереса для астрономов. Понимание природы этих чрезвычайно далеких, компактных красных источников было сложной научной задачей.
|
|
|
|
Одна из популярных теорий заключается в том, что маленькие красные точки — это сверхмассивные черные дыры, известные как активные галактические ядра, хотя они демонстрируют характеристики, отличные от характеристик близлежащих активных галактических ядер. Хотя на ранних стадиях развития Вселенной они кажутся многочисленными на высоких красных смещениях, их количество быстро уменьшается на более низких красных смещениях. (Чем выше красное смещение, тем больше расстояние, которое свет прошел через Вселенную.) Это загадочное изменение количества поднимает вопрос: что происходит с маленькими красными точками по мере созревания Вселенной?
|
|
|
|
Группа исследователей во главе с Пьерлуиджи Ринальди из обсерватории Стюарда Университета Аризоны, который сейчас работает в Институте космических телескопов (STScI) в Балтиморе, развила свои предыдущие исследования в новой работе, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal. Команда предложила один из путей, по которому могут следовать маленькие красные точки по мере старения Вселенной: хотя они могут выглядеть как уникальная популяция галактик, на эти точки влияют ошибки наблюдений — некоторые особенности просто не видны на больших красных смещениях при использовании современных технологий.
|
|
|
|
|
|
|
Ученые предложили один из путей, по которому могут следовать маленькие красные точки по мере созревания Вселенной, основываясь на своем анализе спиральной галактики WISEA J123635.56+621424.2, получившей прозвище «Сагуаро». Они предполагают, что маленькие красные точки могут представлять собой временную фазу высокоактивных сверхмассивных черных дыр.
|
|
|
|
Их выводы основаны на анализе спиральной галактики WISEA J123635.56+621424.2 с низким красным смещением, получившей прозвище «Сагуаро» за свои заметные рукава, похожие на кактус, произрастающий в пустыне Сонора на юго-западе США. Особенно интригующей особенностью этой галактики с красным смещением 2, что соответствует примерно 3,3 миллиардам лет после Большого взрыва, является её небольшой красный точечный центр, напоминающий рубиново-красный плод этого пустынного растения.
|
|
|
|
«Всё, что было создано в ранней Вселенной, должно было эволюционировать во что-то вокруг нас. Мы мало представляли себе, во что превращаются галактики с низким красным смещением, но эти результаты наконец-то показывают нам, как найти их потомков», — сказал соавтор Джордж Рике из Университета Аризоны. Предыдущие исследования, проведенные с помощью выведенного из эксплуатации космического телескопа НАСА «Спитцер», дали первое представление о скрытой пылью популяции компактных галактик в низкокрасном смещении Вселенной, к которой принадлежит «Сагуаро», проложив путь для высокоразрешающего анализа с помощью космических телескопов НАСА «Хаббл» и «Джеймс Уэбб».
|
|
|
|
««Сагуаро» важен, потому что это прототип маленькой красной точки и одна из немногих, которые мы обнаружили на низком красном смещении. Его можно использовать для изучения траектории этих точек на протяжении космического времени», — сказал Фабио Пакуччи из Гарвардско-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже, штат Массачусетс, и соавтор исследования.
|
|
Более пристальный взгляд в разных диапазонах длин волн
|
|
|
|
Среди тысяч источников, которые Ринальди исследовал в ходе нескольких обзоров, «Сагуаро» был примером того, как нужное место — с одним из микрозатворов телескопа «Уэбб», идеально расположенным над ядром галактики для получения спектроскопических данных, — и нужное время — находилось на низком красном смещении. Чтобы получить максимально полное представление о спиральной галактике в электромагнитном спектре, команда использовала ультрафиолетовые изображения Хаббла и инфракрасные изображения и спектроскопические архивные данные Вебба соответственно.
|
|
|
|
«Поскольку Сагуаро находится на меньшем красном смещении, мы можем видеть очень красивую и яркую галактику-хозяина с высоким разрешением и детализацией с помощью Вебба и Хаббла», — сказал Цзихао У из Гарвардско-Смитсоновского центра астрофизики и соавтор исследования. «Наблюдения Вебба могут помочь нам понять, как связаны галактика и ее маленькое красное ядро».
|
|
|
|
Команда использовала несколько подходов, чтобы убедиться, что компактное красное ядро Сагуаро соответствует характеристикам прототипической галактики с малым красным смещением. В частности, данные Хаббла и Вебба показали, что ядро ярче как в ультрафиолетовом, так и в инфракрасном свете, чем в видимом, как и далекие галактики с малым красным смещением. Команда также тщательно разделила свет, излучаемый галактикой-хозяином и ядром, и учла наличие рентгеновского излучения от источника. Хотя большинство маленьких красных точек на больших красных смещениях не обнаруживаются в рентгеновском свете, рентгеновская обсерватория Чандра НАСА зафиксировала слабое рентгеновское излучение от галактики Сагуаро.
|
|
|
|
«Рентгеновские наблюдения показывают, что у этой галактики есть активное галактическое ядро, причем очень слабо замаскированное», — сказала Кэрис Гилберт, магистрантка Университета Кейптауна в Южной Африке и соавтор статьи. «Оно не только замаскировано, но и слабо замаскировано в рентгеновском диапазоне. Такое сочетание может объяснить отсутствие рентгеновского излучения, которое мы наблюдаем у всех остальных маленьких красных точек. Это хорошо вписывается в головоломку маленьких красных точек».
|
|
|
|
Помимо демонстрации того, как центральный компактный красный источник в галактике Сагуаро соответствует критериям «маленькой красной точки», команда синтетически сместила галактику на большее красное смещение, чтобы исследовать, как бы выглядела эта галактическая среда для наблюдателей, если бы она находилась в ранней Вселенной. Как и ожидалось, окружающая галактику Сагуаро структура тускнеет, так что виден только яркий источник, похожий на «маленькую красную точку», в её центре.
|
|
|
|
«Наша теория заключается в том, что большинство этих далёких источников подвержены этому космологическому эффекту, создавая погрешность наблюдений», — сказал Ринальди. «Мы просто не можем исследовать непосредственное окружение «маленьких красных точек» с высоким красным смещением, потому что их окружение слишком тусклое, чтобы его можно было наблюдать даже с помощью телескопа Уэбба. «Маленькие красные точки» гораздо сложнее, чем просто точка. Это лишь верхушка айсберга — сверхмассивной чёрной дыры, взаимодействующей со своим ближайшим окружением».
|
|
|
|
Рассматривая пример галактики Сагуаро, команда считает, что маленькие красные точки, наблюдаемые телескопом Webb, могут представлять собой не уникальную популяцию галактик, а временную фазу высокоактивных сверхмассивных черных дыр. Может ли эта теория быть связующим звеном между многочисленными маленькими красными точками на высоких красных смещениях, наблюдаемыми телескопом Webb, и локальной Вселенной?
|
|
|
|
Хотя Сагуаро не является типичным представителем всех маленьких красных точек, команда предполагает, что это одна из фаз этих компактных красных источников. Для большей уверенности необходимы дальнейшие исследования Сагуаро, а также поиск других галактик, подобных Сагуаро, на более низких красных смещениях. Команда также намерена изучить обширные архивные данные телескопа Webb, чтобы составить список маленьких красных точек и изучить, как окружающая среда может влиять на их развитие. Все эти различные подходы направлены на то, чтобы помочь раскрыть генеалогическое древо маленьких красных точек.
|
|
|
|
Источник
|
