З початку роботи космічного телескопа Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope, JWST) червоні цятки на його зображеннях спантеличили астрономів. Тепер дослідники з Копенгагенського університету пояснили ці загадкові знахідки, виявивши найжорстокіші сили у Всесвіті, приховані в коконі іонізованого газу. Результати відкриття оприлюднено в Nature.
З грудня 2021 року, коли супертелескоп Джеймса Вебба побачив перше світло приблизно за 1,5 мільйона кілометрів від Землі, дослідники всього світу ламають голову над незрозумілими червоними цятками серед зір і галактик на зображеннях, зроблених телескопом.
Так звані «маленькі червоні цятки» можна бачити, коли Всесвіту було «лише» кілька сотень мільйонів років, а через мільярд років вони, здається, зникають. То що ж це було?
Деякі вчені стверджували, що це були масивні галактики, достатньо потужні, щоб космічний телескоп Джеймса Вебба міг виявити їх через 13 мільярдів років. Але ця теорія не дуже добре узгоджувалася з тим, скільки часу знадобилося цим галактикам для еволюції після Великого Вибуху — вони з’явилися пізніше.
Однак, після двох років безперервного аналізу зображень з червоними цятками, дослідники з Центру космічного світанку Інституту Нільса Бора знайшли пояснення в найпотужнішому явищі нашого всесвіту: чорних дірах. Таким чином, червоні цятки дали дослідникам уявлення про те, як народилися перші чорні діри у Всесвіті.
«Маленькі червоні цятки — це молоді чорні діри, в сто разів менші за масою, ніж досі вважали астрономи, оповиті коконом газу, який вони споживають, щоб стати більшими. Цей процес генерує величезне тепло, яке просвічує крізь кокон. Це випромінювання крізь кокон надає маленьким червоним цяткам їх унікальний червоний колір», — сказав професор Дарах Вотсон (Darach Watson). Авторські права на зображення: Дарах Вотсон/JWST. Фото з сайту https://phys.org.
«Маленькі червоні цятки — це молоді чорні діри, в сто разів менші за масою, ніж вважалося раніше, оповиті коконом газу, який вони споживають, щоб ставати більшими. Такий процес генерує величезне тепло, яке просвічує крізь кокон. Це випромінювання крізь кокон надає маленьким червоним цяткам їхнього унікального червоного кольору», — сказав професор Дарах Вотсон (Darach Watson), один з головних науковців виконаного дослідження. «Нам не треба вигадувати абсолютно нові типи подій, щоб пояснити їх».
Зараз відомо сотні маленьких червоних цяток, які, як ми тепер знаємо, є молодими чорними дірами. Хоча вони є одними з найменших чорних дір, коли-небудь відкритих, вони мають масу до 10 мільйонів разів більшу, ніж Сонце, а їхній діаметр становить десять мільйонів км.
Чорні діри поглинають все, що є поблизу, і тому набирають масу чи, як кажуть астрономи, ростуть. Але оскільки горизонт подій чорних дір не дуже великий, газ, що падає, нагрівається до таких високих температур. Через це він яскраво світить і виділяє більше енергії, ніж у будь-якому іншому відомому нам процесі. Це інтенсивне випромінювання призводить до того, що значна частина матерії, яку поглинає діра, видувається назад.
«Коли газ падає на чорну діру, він спіралеподібно спускається у своєрідний диск або воронку до поверхні чорної діри. Він рухається так швидко і стискається так щільно, що його температура зростає до мільйонів градусів і тому газ яскраво світиться. Але чорна діра поглинає лише дуже невелику кількість газу. Більша його частина видувається назад з полюсів, коли чорна діра обертається. Ось чому ми називаємо чорні діри «брудними пожирачами»», — пояснив Вотсон.
У центрі нашої галактики, Молочного Шляху, міститься надмасивна чорна діра, маса якої в чотири мільйони разів перевищує масу Сонця, і те саме стосується всіх інших галактик. Але чорні діри та їхня роль у Всесвіті досі оповиті таємницею.
Нове відкриття проливає нове світло на ранній розвиток чорних дір і дає певну відповідь на питання, як лише через 700 мільйонів років після Великого Вибуху вже могли існувати надмасивні чорні діри з масами, що до мільярда разів перевищують масу Сонця.
«Ми зафіксували молоді чорні діри посеред їхнього стрибка зростання на стадії, яку ми раніше не спостерігали. Щільний кокон газу навколо них забезпечує паливом, потрібним їм для дуже швидкого росту», — сказав Вотсон.
За інф. з сайту https://phys.org
