Новая загадка телескопа Джеймса Уэбба
Телескоп James Webb Space Telescope (JWST) всего за несколько лет работы перевернул наше представление о ранней Вселенной. Он открыл галактики на рекордных расстояниях — вплоть до красных смещений z > 14, когда Вселенной было меньше 300 млн лет. Но вместе с этим появились и неожиданные открытия. Одним из самых таинственных стало обнаружение новой популяции объектов, которые астрономы назвали «маленькими красными точками» (Little Red Dots, LRDs).
Почему «маленькие»? Потому что их размер в сотни раз меньше обычных галактик — их эффективные радиусы всего 80–300 парсек (для сравнения: диаметр Млечного Пути ≈ 30 000 парсек). Почему «красные»? Потому что их свет смещён в красную область спектра, что может указывать на большое содержание пыли или на старые звёзды.
Эти объекты оказались очень компактными, довольно многочисленными и существующими в ограниченном временном окне космической истории (примерно от z ≈ 8 до z ≈ 4, то есть между 600 млн и 1,5 млрд лет после Большого взрыва). Но что они такое? Миниатюрные галактики? Сверхмассивные чёрные дыры на ранних стадиях? Или что-то совершенно иное?
Откуда берётся компактность: роль спина тёмных гало
Пакуччи и Лёб предложили простую, но элегантную гипотезу: LRDs возникают в тёмных гало с аномально низким спином.
Чтобы понять идею, представим вращающийся пицца-тесто. Если оно крутится быстро, оно растягивается и получается широким и тонким. Если же вращение медленное, тесто останется плотным и компактным. Точно так же и с галактиками: скорость вращения их «тёмного каркаса» — тёмного материи гало — определяет, насколько большой или маленькой будет сама галактика.
Большинство гало в космосе вращаются с «нормальным» спином, и из них формируются привычные дисковые галактики. Но в ≈1% гало спин настолько мал, что baryоны (обычное вещество) не растягиваются в большой диск, а коллапсируют в крошечное, сверхплотное ядро. Именно такие условия и дают рождение LRDs.
Три главные загадки LRDs и их решение
- Их количество
LRDs встречаются реже, чем обычные галактики, но чаще, чем яркие квазары. Их плотность — примерно 1 объект на 100 обычных галактик. Это как если бы в лесу мы нашли «промежуточный вид» между повсеместными деревьями и редчайшими гигантами.
Авторы показали: если считать, что LRDs образуются только в гало с самым низким 1% спина, то их наблюдаемая численность совпадает с расчётами. - Их компактность
При таких условиях размер галактики не превышает 300 парсек — именно то, что наблюдает JWST. Для сравнения: это примерно размер центрального ядерного скопления в больших галактиках, сжатого в самостоятельную «мини-галактику». - Их ограниченное время существования («эпоха LRDs»)
Астрономы видят LRDs в эпоху 4 < z < 8 (примерно от 600 млн до 1,5 млрд лет после Большого взрыва).
- При z > 8 они всё ещё существуют, но становятся слишком тусклыми из-за космологического «тускнения поверхности» (поверхностная яркость падает с увеличением расстояния). JWST просто не видит их.
- При z < 4 галактики Вселенной становятся в среднем больше, и для компактности в 300 парсек нужны уже совсем невероятно низкие спины гало. Поэтому такие объекты редеют.
Итог: существует хорошо определённое окно — «эра LRDs», когда эти объекты и часты, и достаточно ярки, чтобы мы могли их наблюдать.
Подтверждения из наблюдений
Модель низкого спина объясняет не только размеры и количество LRDs, но и ряд других особенностей:
- Сильная кластеризация. Наблюдения показывают, что LRDs любят «жить группами». Это логично: области, где гало получают мало углового момента, пространственно связаны.
- Спектральные особенности. LRDs излучают линии, указывающие на экстремальные плотности в ядрах — вплоть до значений, превышающих даже плотности в ядрах шаровых скоплений. Это ожидаемо, если вещество коллапсирует в маленький объём.
- Красный цвет. Компактные ядра активно формируют звёзды, производят пыль, которая поглощает голубой свет и делает галактики «красными».
Почему они важны?
LRDs — это не «особый класс» галактик, а естественный продукт редких условий. Они помогают понять:
- как формировались первые сверхплотные скопления звёзд и, возможно, «зёрна» будущих сверхмассивных чёрных дыр;
- как разнообразие космических структур связано с распределением углового момента в тёмной материи;
- и почему JWST видит так много «аномально компактных» объектов в ранней Вселенной.
Будущее исследований
Учёные планируют:
- искать аналоги LRDs на более поздних эпохах (z < 4), чтобы понять, как они эволюционируют;
- использовать симуляции (например, ASTRID) для проверки, действительно ли самые компактные галактики рождаются в гало с минимальным спином;
- проводить спектроскопию с высоким разрешением, чтобы проверить, есть ли у LRDs вращательная поддержка или они полностью «коллапсные».
Итог
Маленькие красные точки — это, по сути, галактики-аутсайдеры, выросшие в крайне редких «медленных» тёмных гало. Их существование — пример того, как простая физика (угловой момент) может породить удивительное разнообразие форм во Вселенной.
JWST показал нам, что даже в самых ранних эпохах космоса были свои «странные исключения», которые помогают глубже понять общие законы формирования галактик.
Подписывайтесь на канал чтобы не пропустить новые статьи