Завдяки високій чутливості космічного телескопа James Webb (JWST) в інфрачервоному діапазоні астрономам відкривається завіса над найвіддаленішими куточками космосу, яка дозволяє зазирнути в епоху першого мільярда років після Великого вибуху. Під час масштабних оглядів глибокого космосу прилади обсерваторії зафіксували дивовижні структури, які науковці охрестили «Маленькими червоними цятками» (Little Red Dots, або LRD). З 2024 році вчені знайшли вже понад 300 подібних об’єктів. Вони виглядають саме так, як лунає їхня назва: як крихітні, тьмяні об’єкти з характерним вираженим червоним відтінком на світлинах телескопа.
Аналіз світла від LRD свідчить, що вони існували в космічну епоху від 0,6 до 1,6 млрд років після народження Всесвіту — у початковий період формування перших галактичних систем. Проте їхня справжня природа залишається однією з найцікавіших таємниць сучасної астрофізики, над розгадкою якої б’ються дослідники з усього світу.
Гіпотези походження
Науковці розглядають декілька гіпотез, здатних пояснити природу «Маленьких червоних цяток». Згідно з провідною теорією, LRD є зародковими галактичними структурами з надзвичайно яскравими ядрами. За своїми характеристиками вони схожі на активні ядра галактик (AGN), гігантська енергія яких генерується надмасивними чорними дірами. Однак ця теорія ставить перед астрономами складне запитання: якщо LRD дійсно містять надмасивні чорні діри на настільки ранньому етапі існування Всесвіту, це суперечить класичним уявленням про швидкість їхнього зростання, адже для формування таких об’єктів потрібен тривалий час.
Альтернативна гіпотеза припускає, що «цятки» можуть бути не галактиками, а поодинокими надмасивними первинними зірками, маса яких у сотні тисяч або навіть у мільйон разів перевищує масу Сонця. Науковці припускають, що JWST міг зафіксувати ці космічні гіганти на завершальних стадіях їхнього життя перед спалахом наднових. У результаті таких вибухів у космос мали б розсіюватися перші важкі хімічні елементи, а самі вибухи породжували б первинні чорні діри зоряної маси. Згодом, через високу щільність середовища, ці чорні діри могли б зливатися між собою, утворюючи ще масивніші об’єкти.
Серед інших теорій розглядається можливість того, що LRD є прадавніми щільними кульовими скупченнями з надмасивними зірками або ж чорними дірами, загорнутими в густі кокони з іонізованого газу та пилу.
Cпійманий «зародок» космічного монстра
Ключовий прорив у розумінні еволюції цих джерел зробила міжнародна група астрономів під керівництвом нідерландської дослідниці Каріни Капуті. За допомогою інструментів JWST вченим вдалося виявити унікальний об’єкт, який, ймовірно, є LRD на самому початку свого формування. Об’єкт отримав назву Pseudo-LRD-NOM. Це компактна галактика зі спалахом зореутворення, розташована на приголомшливій відстані близько 12 млрд світлових років, яка перебуває на початковій стадії свого розвитку — їй не більше 10 млн років.
Роздивитися настільки віддалений і тьмяний об’єкт вдалося завдяки ефекту гравітаційного лінзування: масивне скупчення галактик Abell 370, розташоване між нами та цією галактикою, спрацювало як гігантська космічна лінза, посиливши її світло.
Аналіз показав, що Pseudo-LRD-NOM практично бідна на метали, тобто складається переважно з первинного водню та гелію. Але об’єкт демонструє надзвичайно високий темп народження нових зірок. Дані JWST вказують на те, що в центрі цієї галактики вже функціонує активна чорна діра, яка могла утворитися навіть раніше за масове зореутворення. Бурхливий процес народження зірок направляє нові обсяги газу до центру, живлячи та прискорюючи зростання чорної діри.
Наслідки відкриття для науки
Для команди науковців об’єкт Pseudo-LRD-NOM став справжньою знахідкою. На відміну від більшості інших далеких галактик, у його спектрі практично відсутні спектральні лінії металів. Це надзвичайно рідкісне явище для об’єктів з активним зореутворенням, адже масивні зірки дуже швидко збагачують навколишнє середовище важчими елементами.
Виявлення цього «зародка» є фундаментальним кроком до розкриття таємниці походження «Маленьких червоних цяток». Воно надає прямі докази існування активної чорної діри всередині щільної, пилової галактики на стадії активного формування.
З’ясування природи LRD дає науковцям можливість зрозуміти, як будувалися сучасні галактики, подібні до нашого Чумацького Шляху. Ці об’єкти виступають первинними будівельними блоками Всесвіту, зберігаючи хімічну «пам’ять» про найперші покоління зірок. Спостерігаючи за їхньою еволюцією, народженням та гибеллю перших зіркових гігантів, астрономи отримують змогу відстежити хімічну еволюцію космосу. Крім того, подальші спектроскопічні спостереження за допомогою JWST допоможуть остаточно з’ясувати, як саме виникали перші чорні діри та яку роль вони відіграли у становленні Всесвіту.
Втім, «Маленькі червоні цятки» раннього Всесвіту все ще залишаються загадкою для науковців.
За матеріалами universetoday.com
