Когда JWST впервые направил свои инструменты на раннюю Вселенную, он обнаружил в ней нечто неожиданное — новый класс загадочных объектов, получивших название «маленькие красные точки». Теперь ученые, похоже, разгадали их природу.
Поначалу астрономы предположили, что это могут быть массивные области звездообразования. Однако это противоречило устоявшимся моделям: считалось, что такие крупные структуры не могли сформироваться менее чем через миллиард лет после Большого взрыва. Тогда возникла гипотеза о квазарах — ярких центрах галактик, питаемых сверхмассивными черными дырами. Но и она имела свои слабые стороны: откуда взялись столь массивные черные дыры так рано?
Команда астрономов под руководством Фабио Пакуччи из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики предложила решение. В своей новой работе ученые показали, что «маленькие красные точки» могут быть черными дырами прямого коллапса — объектами, которые образовались непосредственно из облаков холодного газа, минуя стадию звезды.
Согласно традиционным представлениям, черные дыры возникают после гибели массивных звезд, а затем постепенно растут, сливаясь друг с другом. Но этот процесс занимает миллиарды лет. «Проще говоря, на то, чтобы черные дыры звездной массы выросли до миллионов или миллиардов солнечных масс при обычных темпах роста попросту не хватает времени, — объясняет Пакуччи. — Это создает противоречие между теорией и наблюдениями. Черные дыры прямого коллапса рождаются уже массивными, что позволяет обойти это временное ограничение».
Ученые провели сложные компьютерные симуляции, моделирующие поведение газа, падающего на черную дыру, и излучения, которое при этом возникает. Результаты удивительно точно воспроизвели характеристики наблюдаемых объектов — их слабое рентгеновское излучение, компактность и отсутствие признаков звездообразования.
«Все загадочные свойства “маленьких красных точек” объясняются в рамках единой, самосогласованной модели без каких-либо искусственных допущений, — говорит Пакуччи. — Наши результаты указывают на то, что JWST наблюдает именно эту долгожданную фазу: формирование и рост массивных зародышей черных дыр через прямой коллапс». Если выводы подтвердятся, это станет прорывом в понимании ранней Вселенной и происхождения первых черных дыр.
Ранее ученые выяснили, что «маленькие красные точки» росли в плотных коконах из газа.