Новый класс чёрных дыр может объяснить загадку «маленьких красных точек»

Астрономы, работающие с космическим телескопом «Джеймс Уэбб» (JWST), возможно, приблизились к разгадке тайны «маленьких красных точек» на снимках космического телескопа. Эта загадка не давала покоя учёным с момента запуска телескопа в 2021 году. Новая гипотеза предполагает, что это не сверхмассивные галактики, как считалось ранее, а уникальные объекты — сверхмассивные чёрные дыры, окутанные плотной газовой оболочкой.

С самого начала своей работы «Уэбб» начал обнаруживать множество компактных и очень красных объектов, которые были невидимы для телескопа «Хаббл». Их красный цвет указывает на то, что они излучают свет преимущественно в длинноволновом, инфракрасном диапазоне. Анализ показал, что эти объекты находятся на огромном расстоянии, и свет от них шёл до Солнечной системы около 12 млрд лет.

Первоначальные гипотезы вызывали жаркие споры. Одна из них предполагала, что «красные точки» — это невероятно массивные и богатые звездами молодые галактики, свет которых заслонён огромным количеством пыли. Это ставило под сомнение существующие модели эволюции галактик, так как было неясно, как они могли так быстро сформировать такое количество звезд. Другая теория гласила, что это активные ядра галактик — квазары, — также скрытые за пылью.

Ключом к разгадке стал объект, получивший название The Cliff (англ. «утёс»), обнаруженный в рамках программы RUBIES. Его спектр оказался экстремальной версией «красных точек». Наиболее примечательной его особенностью был резкий подъём в ультрафиолетовой части спектра, известный как «бальмеровский скачок», но гораздо более крутой, чем у обычных галактик. Ни одна из существующих моделей не могла объяснить такой спектр.

Это заставило ученых предложить новую модель: «звезда с черной дырой». В этой модели сверхмассивная черная дыра с аккреционным диском, в котором формируются звёзды, окружено не пылью, а плотной и турбулентной оболочкой из водорода. Эта газовая оболочка нагревается излучением от черной дыры и сама начинает светиться.

Эта гипотеза не только объясняет наблюдаемые данные, но и может решить ещё одну важную проблему — сверхбыстрый рост чёрных дыр в ранней Вселенной. Теоретические модели показывают, что конфигурация «черная дыра в газовой оболочке» может объяснить ускоренный набор массы ранними чёрными дырами.