Ученые нашли объяснение загадочным красным точкам, которые обнаружил космический телескоп Джеймсе Вебба на краю Вселенной. Анализ их спектра показал, что эти точки — молодые сверхмассивные черные дыры, окруженные ионизованным газом, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
Одним из наиболее интересных открытий космического телескопа Джеймса Вебба, запущенного в 2021 году, стали так называемые Маленькие красные точки (little red dots — LRDs) — точечные компактные объекты, обнаруженные на больших красных смещениях, то есть излучившие свет в ранней Вселенной. Эти объекты вызвали массу споров, продолжающихся до сих пор — или это молодые, необычайно густонаселенные звездами галактики, или это сверхмассивные черные дыры, окруженные падающим на них светящимся газом.
Однако ряд наблюдаемых особенностей не позволял астрономам с уверенностью отнести новые объекты, излучившие свет порядка 600 млн лет спустя после Большого взрыва, ни к одной из известных категорий. Чем бы ни были эти объекты, их огромная масса выглядела необычной для столь ранней эпохи Вселенной.
Астрофизик Вадим Русаков из Манчестерского университета, используя наблюдения телескопа Вебба, изучил спектр 12 красных точек в линиях водорода Hα (656.28 нм). Если свет, излученный далеким объектом, доходит до Земли беспрепятственно, эмиссионные линии отдельных элементов выглядят как колокол, то есть представляют собой распределение Гаусса. Напротив, фотоны, рассеянные по пути на электронах, формируют характерную острую линию, отличающуюся от колокола — именно такие линии водорода обнаружил Русаков в наблюдениях.
Компьютерное моделирование показало, что источником света при таких параметрах может быть компактный объект массой до 250 млрд масс Солнца, окруженный облаком ионизованного газа, иначе говоря — сверхмассивная черная дыра, примерно в сто раз легче, чем прошлые оценки массы этого объекта.
Измерив ширину линий, ученые оценили скорость газа, вращающегося вокруг этих дыр, она составила примерно 300 километров в секунду. По мнению авторов исследования, это наблюдение подтверждает первую гипотезу, что красные точки являются сверхмассивными черными дырами. Эта версия соответствует наблюдаемому эффекту, заключающемуся в том, что из точек не исходит радио- и рентгеновское излучение — оно задерживается окружающим дыру ионизованным газом.
По мнению авторов работы, маленькие красные точки — так называемые активные ядра галактик, которые мы видим на самом раннем этапе формирования, и если это так, то в будущем, прорвав свои оболочки, они станут квазарами, известными ученым уже полвека.