Вы когда-нибудь смотрели на фотографии глубокого космоса и думали: «А что, если там, среди этих миллиардов точек, прячется нечто, что никто не может объяснить?». Так вот, сейчас это не гипотетический вопрос. С тех пор как космический телескоп Джеймса Уэбба начал свою работу четыре года назад, на каждом глубоком снимке он стал находить странные объекты — крошечные, яркие, красные точки, которые никак не хотят вписываться ни в одну из существующих теорий. Астрономы назвали их LRD — Little Red Dots, маленькие красные точки. Имя, на первый взгляд, невинное, даже милое. Но за ним скрывается головная боль сотен исследователей по всему миру, которые уже четвёртый год ломают голову над вопросом: «Что это, чёрт возьми, такое?».
Дженни Грин, профессор астрофизических наук в Принстонском университете, сказала фразу, которая, наверное, станет эпиграфом к этой истории: «Это первый случай в моей карьере, когда я изучаю объект, для которого мы действительно не понимаем, почему он выглядит именно так». И она не одинока в своём замешательстве. Когда Уэбб начал всматриваться в самые далёкие уголки Вселенной, в эпоху, когда космосу было всего несколько сотен миллионов лет, эти красные точки стали появляться буквально на каждом глубоком снимке. Сначала астрономы обрадовались: ну конечно, это массивные галактики ранней Вселенной! Или, может быть, сверхмассивные чёрные дыры, которые уже тогда успели вырасти до чудовищных размеров, окружённые пылью, которая и придаёт им красный оттенок. Всё логично, всё понятно.
Но потом пришли новые наблюдения. И старые гипотезы рухнули одна за другой.
Первая гипотеза — пыль. Она хорошо объясняла красный цвет: пылинки рассеивают синий свет, пропуская красный. Но спектральный анализ этих точек показал, что дело не в пыли. Их цвет объясняется не чем-то внешним, а самим светом, который они излучают. Вторая гипотеза — старые звёзды. Красные гиганты, которые дают характерный спектр. Но спектр LRD оказался совсем другим. Тогда возникла третья гипотеза, которая продержалась дольше всех: аккрецирующие чёрные дыры — те самые, которые заглатывают вещество и светятся ярче целых галактик. Это объясняло и их яркость, и их цвет, и то, почему они такие маленькие. В 2024 году группа исследователей под руководством Йоррита Маттее из Австрийского института науки и техники опубликовала работу, где утверждала, что LRD — это растущие чёрные дыры, окружённые плотным водородным газом, а не пылью. Гипотеза казалась убедительной. На целых два года она стала доминирующей.
Но космос, как известно, любит подкидывать сюрпризы. И самый большой сюрприз преподнесла Анна де Граафф, стипендиат Клэя в Гарвардско-Смитсоновском центре астрофизики. В рамках программы RUBIES она и её команда потратили шестьдесят часов времени Уэбба на систематическое изучение тысяч красных источников. Среди них они нашли около сорока крупных красных объектов, но один выделялся особенно. Они назвали его «Утёс». Почему? Потому что его спектр имел невероятно резкий переход: от почти полного отсутствия ультрафиолетового света до мощного красного излучения. Такой переход может быть вызван только очень плотным и горячим водородным газом, который окружает центральный источник. И это был момент, когда все старые гипотезы перестали работать. «Этот источник, — сказала де Граафф, — действительно первый, о котором мы можем однозначно сказать: это не обычная галактика и не чёрная дыра, окутанная пылью. Это должно быть что-то другое».
Тут в игру вступили теоретики, которые уже двадцать лет назад предсказали существование объектов, подозрительно похожих на эти красные точки. Ещё в 2006 году Митч Бегельман, профессор Университета Колорадо, вместе с коллегами описал гипотетические «квазизвёзды» — объекты, которые выглядят как звёзды, но светят не за счёт термоядерного синтеза в ядре, а за счёт чёрной дыры, которая пожирает газ внутри них. Представьте себе звезду, внутри которой вместо термоядерной печки зияет чёрная дыра, и падающее на неё вещество выделяет столько энергии, что вся конструкция светится как звезда, но спектр у неё — как у чёрной дыры с аккреционным диском. Это невероятно массивные объекты — они могут достигать массы в миллионы солнечных. И они должны были существовать в ранней Вселенной, когда из коллапсирующих газовых облаков могли формироваться такие гибриды. «Я понял, что мы предсказывали существование чёрных дыр с огромными оболочками из материи, — говорит Бегельман. — Я не думаю, что у нас есть неопровержимые доказательства того, что это объяснение для LRD, но пока я не видел никаких свидетельств, которые представляли бы непреодолимую проблему для этой картины».
Теперь представьте себе, что происходит в научном сообществе. У нас есть сотни маленьких красных точек, разбросанных по ранней Вселенной. Они слишком ярки, чтобы быть обычными галактиками. Их спектры слишком странны, чтобы быть просто чёрными дырами, окружёнными пылью. И вдруг появляется объект «Утёс», который, кажется, указывает на существование совершенно нового типа астрофизических тел — гибридов, которые одновременно и звёзды, и чёрные дыры. Анна де Граафф даже придумала для них провокационное название — «звёзды-чёрные дыры». Она признаётся, что это кликбейт, но в нём есть доля истины: свет исходит от аккрецирующей чёрной дыры, но окружающий газ заставляет объект светиться как звезда.
Йоррит Маттее, автор той самой первой работы, которая утверждала, что LRD — это чёрные дыры, сейчас осторожен. «Мне бы очень хотелось, чтобы это было правдой, — говорит он. — Это означало бы, что мы обнаружили новый тип астрофизических явлений, связывающих звёзды и сверхмассивные чёрные дыры. Но, на мой взгляд, пока рано об этом говорить». Потому что, чтобы доказать, что перед нами квазизвезда, нужно измерить массу и убедиться, что она действительно соответствует теоретическим предсказаниям. А сделать это на расстоянии миллиардов световых лет невероятно сложно.
Самое интересное, что LRD — это объекты, которые существуют практически исключительно в ранней Вселенной. Среди тысячи обнаруженных точек почти все находятся на расстояниях, соответствующих первым миллиардам лет космической истории. Только в прошлом году группа исследователей нашла три LRD гораздо ближе, в более поздней Вселенной. И оказалось, что такие локальные красные точки встречаются в сто тысяч раз реже, чем их далёкие собратья. Это означает, что эти объекты были характерны именно для ранней Вселенной, а потом, по какой-то причине, исчезли или превратились во что-то другое. И это идеально вписывается в гипотезу квазизвёзд: они могли быть промежуточным звеном между первыми звёздами и сверхмассивными чёрными дырами, которые сегодня сидят в центрах галактик, включая нашу. Может быть, мы наблюдаем фазу рождения сверхмассивных чёрных дыр — ту самую недостающую стадию, которую теоретики искали десятилетиями.
Анна де Граафф, которая открыла «Утёс», формулирует это так: «Мы считаем, что там находится черная дыра, которая питает этот объект, и свет от этой черной дыры освещает окружающий газ, что немного похоже на то, что мы видим в звездах». И добавляет с улыбкой: «Космическая миссия James Webb обошлась в 10 миллиардов долларов, и мы надеемся обнаружить действительно неизвестные вещи. Думаю, она оправдала наши ожидания. Она действительно подарила нам новую загадку, нечто, немного похожее на галактику, немного на черную дыру и немного на звезду — эксперты из всех этих областей теперь пытаются внести свой вклад».
Вот мы и сидим сейчас, астрономы всего мира, смотрим на эти маленькие красные точки и гадаем. Это звёзды-чёрные дыры? Или квазизвёзды? Или какой-то третий, совершенно неизвестный тип объектов, который наука ещё не придумала? Дженни Грин, как человек опытный, оставляет окно открытым: «Пока что именно это и происходило. У нас были ожидания, и они оказались неверными. У нас были и другие ожидания, и они оказались неверными. Поэтому я бы оставила эту возможность открытой».
Может быть, через год, а может, через десять, мы узнаем правду. Но уже сейчас ясно одно: Уэбб подарил нам загадку, которая будет двигать науку вперёд. И это именно то, ради чего строят телескопы за десять миллиардов долларов — не для того, чтобы подтвердить то, что мы и так знаем, а чтобы найти то, о чём мы даже не догадывались.