Астрономы, возможно, раскрыли секрет загадочных «маленьких красных точек», обнаруженных космическим телескопом «Джеймс Уэбб».
Эти компактные, светящиеся галактики, появившиеся всего через миллиард лет после Большого взрыва, поставили учёных в тупик своей необычайной яркостью и плотностью. Новая теория предполагает, что они сформировались внутри чрезвычайно медленно вращающихся гало тёмной материи — редких космических сред, в которых вещество сжималось особенно плотно.
Содержание
Загадочные «маленькие красные точки» в ранней Вселенной
Астрономы из Центра астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт предложили новую идею, чтобы объяснить одно из самых странных открытий в молодой Вселенной: так называемые «маленькие красные точки».
В исследовании, опубликованном в журнале The Astrophysical Journal Letters, Фабио Пакуччи и Абрахам (Ави) Леб утверждают, что эти необычные галактики, вероятно, сформировались внутри крайне редких гало тёмной материи, которые вращаются гораздо медленнее большинства других.
Эти компактные и тусклые объекты были замечены на снимках глубокого космоса, сделанных космическим телескопом «Джеймс Уэбб» (JWST), и поколебали существующие теории о том, как формировались галактики и чёрные дыры в ранней Вселенной.
Их исследование под названием «Космические аномалии: гало с низким моментом вращения объясняют распространённость, компактность и эволюцию красного смещения “маленьких красных точек”» предлагает физическое объяснение того, что делает эти галактики такими особенными.
«„Маленькие красные точки“ — это очень компактные и красные далёкие галактики, которые были совершенно невидимы до появления телескопа „Джеймс Уэбб“, — сказал Пакуччи. — Это, пожалуй, самое удивительное открытие JWST на сегодняшний день. Наша работа показывает, что они могли естественным образом сформироваться в гало тёмной материи с очень медленным вращением».
Космический рассвет: крошечные, но яркие галактики
По словам Пакуччи, эти галактики в основном наблюдаются в эпоху, когда возраст Вселенной составлял всего около миллиарда лет, хотя, вероятно, они появились ещё раньше, в период, известный как «космический рассвет». Несмотря на то, что они всего в десять раз меньше обычных галактик, они светятся необычайно ярко. Их насыщенный красный цвет говорит о том, что они могут быть либо окутаны космической пылью, либо наполнены старыми звёздами.
Астрономы долго спорили, исходит ли свет от этих точек от звёзд или от сверхмассивных чёрных дыр в их центрах.
«Это фундаментальная загадка, — сказал Пакуччи. — Если в них есть чёрные дыры, то они огромны для таких маленьких галактик. Но если там только звёзды, то галактики слишком компактны, чтобы вместить их все, достигая немыслимых значений звёздной плотности в центре».
Вместо того чтобы выяснять, что заставляет эти светящиеся точки сиять, Пакуччи и Лёб использовали другой подход: они изучили, как такие объекты могли сформироваться в принципе.
Гипотеза о гало с медленным вращением
Гало тёмной материи — это невидимый вращающийся каркас, вокруг которого формируются галактики. В своей статье авторы показывают, что светящиеся точки образовались в гало, которые относятся к 1% гало с самым медленным вращением. Иными словами, 99% всех гало вращаются быстрее. Такие медленно вращающиеся гало естественным образом создают чрезвычайно компактные галактики. Подобно карусели-цепочке в парке развлечений: чем быстрее вращается гало, тем дальше расходятся «сиденья» карусели, заставляя формирующуюся в его центре галактику расширяться; и наоборот, медленное вращение удерживает радиус «сидений» меньшим.
Эта гипотеза также объясняет, почему светящиеся точки встречаются относительно редко: они составляют всего 1% от численности типичных галактик, но при этом встречаются чаще, чем квазары — чрезвычайно яркие центры со сверхмассивными чёрными дырами, которые сияют в центрах некоторых галактик.
Кроме того, теория помогает понять, почему светящиеся точки наблюдаются лишь в течение короткого периода в 1 миллиард лет в ранней Вселенной. По мере эволюции Вселенной гало тёмной материи становятся больше и приобретают больший угловой момент, что затрудняет формирование компактных галактик с медленным вращением.
«Гало тёмной материи характеризуются скоростью вращения: одни вращаются очень медленно, другие — быстрее, — сказал Лёб. — Мы показали, что если предположить, что „маленькие красные точки“ обычно находятся в первом процентиле распределения гало тёмной материи по скорости вращения, то это объясняет все их наблюдаемые свойства».
Идеальная среда для роста чёрных дыр
Хотя статья не даёт ответа на вопрос, что является источником энергии «маленьких красных точек» — звёзды или чёрные дыры, — она предполагает, что они представляют собой идеальную среду для быстрого роста звёзд или чёрных дыр.
«Гало с медленным вращением концентрируют массу в центре, что облегчает аккрецию вещества чёрной дырой или быстрое формирование звёзд», — сказал Пакуччи.
В спектрах некоторых из этих точек видны широкие эмиссионные линии, которые могут быть признаками активных чёрных дыр, однако у них отсутствует рентгеновское излучение, обычно с ними связанное. Пакуччи руководит новыми программами для лучшего понимания природы этих необычных астрофизических источников. Например, обнаружение похожих близлежащих галактик поможет прояснить, во что они эволюционируют в дальнейшем.
Ключ к разгадке тайны первых чёрных дыр
«Наша работа — это шаг к пониманию этих загадочных объектов, — сказал он. — Они могут помочь нам понять, как формировались и соэволюционировали с галактиками первые чёрные дыры в ранней Вселенной».
Исследование опубликовано в Astrophysical Journal Letters.
Читайте также: Что питает цивилизации инопланетян: уголь, солнце или черные дыры?
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.