2125
Астрономи, аналізуючи дані космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST), виявили пари так званих «малих червоних цяток» (Little Red Dots, LRD), розташовані настільки близько одна до одної, що їхнє майбутнє злиття видається майже неминучим. Нове дослідження, про яке розповідає Universe Today, вказує, що ці об’єкти можуть бути ранніми етапами формування надмасивних чорних дір.
Сьогодні загальноприйнято, що великі галактики у Всесвіті містять у своїх центрах надмасивні чорні діри (SMBH) з масами у мільйони або мільярди сонячних. Наприклад, центральна чорна діра Чумацького Шляху, Стрілець A* (Sgr A*), має понад чотири мільйони мас Сонця. Однак шлях, яким ці об’єкти так швидко наростили масу за понад 13 мільярдів років космічної історії, досі залишається не до кінця зрозумілим, хоча злиття чорних дір вважають важливою частиною процесу.
Що таке «малі червоні цятки» JWST
Однією з цілей JWST є спостереження найдавнішого Всесвіту, щоб знайти підказки щодо походження надмасивних чорних дір. Під час цих спостережень телескоп виявив загадкову популяцію об’єктів — LRD, які існують у проміжку приблизно від 600 мільйонів до 1,6 мільярда років після Великого вибуху. Вони виглядають як компактні, дуже червоні джерела світла на великих червоних зсувах.
Більшість астрономів пов’язують LRD із чорними дірами і вважають, що це може бути рання стадія росту надмасивних чорних дір. Нове дослідження, опубліковане в журналі Publications of the Astronomical Society of Japan, надає додаткові аргументи на користь цієї ідеї.
Автори роботи наголошують, що надмасивні чорні діри та їхній зворотний вплив на оточення — ключовий елемент еволюції галактик. У сучасному Всесвіті спостерігається тісний зв’язок між масою чорної діри та властивостями галактики — наприклад, дисперсією швидкостей зір, масою балджа чи загальною зоряною масою. Це свідчить, що активні ядра галактик (AGN) через своє випромінювання та потоки речовини впливають на утворення зір.
Пошук подвійних LRD у даних COSMOS-Web
У новій роботі команда під керівництвом Такумі Танаки (Takumi Tanaka) з Інституту Кавлі з фізики та математики Всесвіту Токійського університету зосередилася на пошуку пар LRD. Вони використали дані огляду COSMOS-Web і застосували метод аналізу «піксель за пікселем», оцінюючи колір кожного пікселя окремо та послабивши критерії компактності об’єктів.
Такий підхід дозволив виявити чотири кандидати на подвійні LRD з кутовими відстанями між компонентами від 0,2 до 1,2 кутової секунди. Спектроскопічні спостереження показали червоні зсуви z = 5,822 та z = 5,464 для двох пар, що узгоджується з їхніми фотометричними оцінками. Якщо припустити, що зафіксовані спектральні лінії є лінією водню Hα з великою еквівалентною шириною та широким профілем, це дає проєктовані відстані між компонентами близько 1,64 та 7,36 кілопарсека, тобто приблизно 5300 і 24 000 світлових років.
Для порівняння, видима частина Чумацького Шляху має діаметр близько 100 000 світлових років, тож такі LRD розташовані дуже близько одна до одної за космічними мірками. На зображеннях JWST їх легко було б сплутати з одним об’єктом, якби не детальний піксельний аналіз.
Дослідники порівняли ці спостереження з модельними даними і дійшли висновку, що така мала кутова відстань між LRD навряд чи є випадковим накладанням об’єктів на різних відстанях. Статистичний аналіз показує, що ймовірність знайти дві LRD з такими кутовими розділеннями за умови випадкового розподілу була б вкрай низькою.
Що можуть приховувати ці червоні об’єкти
Природа LRD досі активно обговорюється. Одна з гіпотез полягає в тому, що це надзвичайно активно акретуючі чорні діри, які перевищують так звану еддінгтонівську межу яскравості (super-Eddington black holes). Інша — що це вже відносно невеликі надмасивні чорні діри, занурені в щільний кокон газу, який і надає їм червоного забарвлення в інфрачервоному діапазоні.
Виявлення ж тісних пар LRD підказує ще один сценарій: ці об’єкти можуть бути попередниками злиття надмасивних чорних дір. Автори роботи вважають, що їхня вибірка, ймовірно, представляє саме такі передзлиттєві системи, а самі злиття можуть бути одним із механізмів швидкого росту надмасивних чорних дір на ранніх етапах еволюції Всесвіту.
На діаграмах, наведених у статті, показано, що кутові відстані між LRD у цих парах суттєво відрізняються від того, що очікувалося б при випадковому розподілі. Це підсилює висновок про реальну фізичну близькість об’єктів.
Обмеження дослідження і подальші кроки
Попри перспективні результати, автори наголошують на головному обмеженні своєї роботи — дуже малій вибірці. Поки що йдеться лише про чотири кандидати на подвійні LRD, тож робити остаточні висновки рано.
На думку дослідників, необхідно розширити пошук за допомогою великих оглядових програм, щоб знайти більше таких систем. Важливо також детальніше вивчати оточення LRD за допомогою спектроскопії та порівнювати їх із іншими активними галактичними ядрами й галактиками. Це допоможе краще зрозуміти, як саме ці об’єкти вписуються в загальну картину формування галактик і надмасивних чорних дір.
JWST уже показав, що ранній Всесвіт може бути набагато «дорослішим», ніж очікували теоретики: виявлено як дуже масивні давні галактики, так і кілька надмасивних чорних дір у межах однієї системи. Нові спостереження малих червоних цяток, які, ймовірно, готуються до злиття, додають ще одну важливу деталь до цієї швидко змінної картини.
Астрономи виявили пари «червоних цяток», що готуються злитися з’явилася спочатку на Цікавості.
