Астрономия и космосКосмология

Новый класс галактик решает космологическую тайну Вселенной

В декабре 2022 года, менее чем через шесть месяцев после начала научных операций, космический телескоп Джеймс Уэбб обнаружил нечто, никогда ранее не виданное: многочисленные красные объекты, которые кажутся маленькими на небе, которые ученые вскоре назвали «маленькими красными точками» (Little Red Dots, LRD). Хотя эти точки довольно многочисленны, исследователи озадачены их природой, причиной их уникальных цветов и тем, что они говорят о ранней Вселенной.

Группа астрономов недавно собрала одну из крупнейших на сегодняшний день выборок LRD, почти все из которых существовали в течение первых 1,5 миллиарда лет после большого взрыва. Они обнаружили, что большая часть LRD в их выборке показала признаки содержания растущих сверхмассивных черных дыр.

«Мы сбиты с толку этой новой популяцией объектов, которую обнаружил Уэбб. Мы не видим их аналогов на более низких красных смещениях , поэтому мы не видели их до Уэбба», — сказал Дейл Кочевски, ведущий автор исследования. «Проводится значительная работа по попытке определить природу этих маленьких красных точек и доминируют ли в их свете аккрецирующие черные дыры».

Потенциальный взгляд на ранний рост черной дыры

Значительным фактором, способствующим большому размеру выборки LRD, было использование общедоступных данных Уэбба. Для начала команда ученых искала красные источники в обзоре Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), прежде чем расширить сферу своего охвата на другие внегалактические области, включая обзор JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) и обзор Next Generation Deep Extragalactic Exploratory Public (NGDEEP).

Шесть галактик - "маленьких красных точек".
Шесть галактик — «маленьких красных точек». © NASA, ESA, CSA, STScI, Dale Kocevski

Методология, использованная для идентификации этих объектов, также отличалась от предыдущих исследований, в результате чего перепись охватывала широкий диапазон красного смещения. Распределение, которое исследователи обнаружили, интригует: LRD появляются в больших количествах примерно через 600 миллионов лет после Большого взрыва и их количество быстро сокращается примерно через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва.

Ученые обратилтсь к Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey (RUBIES) для получения спектроскопических данных о некоторых LRD в своей выборке. Они обнаружили, что около 70 процентов целей показали наличие газа, быстро вращающегося по орбите со скоростью 1000 километров в секунд — признак аккреционного диска вокруг сверхмассивной черной дыры. Это говорит о том, что многие LRD являются аккрецирующими черными дырами, также известными как активные галактические ядра (AGN) .

«Самое захватывающее для меня — это распределение красного смещения. Эти действительно красные источники с высоким красным смещением в основном прекращают свое существование в определенный момент после Большого взрыва», — сказал Стивен Финкельштейн, соавтор исследования. «Если они выращивают черные дыры, а мы думаем, что по крайней мере 70 процентов из них так и делают, это намекает на эпоху скрытого роста черных дыр в ранней Вселенной».

Вопреки заголовкам, космология на месте

Когда LRD были впервые обнаружены, некоторые предположили, что космология «сломана». Если весь свет, исходящий от этих объектов, исходил от звезд, это означало, что некоторые галактики стали такими большими и такими быстрыми, что теории не могли их объяснить.

Исследование команды подтверждает аргумент, что большая часть света, исходящего от этих объектов, исходит от аккрецирующих черных дыр, а не от звезд. Меньше звезд означает меньшие, более легкие галактики, которые можно понять с помощью существующих теорий.

Остается все еще много тем для дискуссий, поскольку LRD, похоже, вызываютмного вопросов. Например, все еще остается открытым вопрос, почему LRD не появляются при более низких красных смещениях.

Один из возможных ответов — рост изнутри наружу: по мере того, как звездообразование внутри галактики расширяется от ядра наружу, сверхновые откладывают меньше газа вблизи аккрецирующей черной дыры, и она становится менее затемненной. В этом случае черная дыра сбрасывает свой газовый кокон, становится более синей и менее красной и теряет свой статус LRD.

Кроме того, LRD не яркие в рентгеновском свете, что контрастирует с большинством черных дыр при меньших красных смещениях. Однако астрономы знают, что при определенных плотностях газа рентгеновские фотоны могут оказаться в ловушке, что снижает количество рентгеновского излучения. Таким образом, это качество LRD может подтвердить теорию о том, что это сильно затемненные черные дыры.

Ученые применяют несколько подходов для понимания природы LRD, включая изучение свойств в среднем инфракрасном диапазоне и широкий поиск аккрецирующих черных дыр, чтобы увидеть, сколько из них соответствуют критериям LRD. Получение более глубокой спектроскопии и выборочных последующих наблюдений также будет полезно для решения этого в настоящее время «открытого дела» о LRD.

Результаты были представлены на пресс-конференции 245-го заседания Американского астрономического общества и приняты к публикации в The Astrophysical Journal.

Поделиться в соцсетях
Источник
Webb Telescope
Показать больше
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Back to top button