Команда астрономов обнаружила, что эти загадочные красные объекты, которые кажутся маленькими на небе, появляются в больших количествах примерно через 600 миллионов лет после Большого взрыва и претерпевают быстрое сокращение численности примерно через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва. Спектроскопические данные некоторых LRD в их выборке, предоставленные Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey (RUBIES), предполагают, что многие из них аккрецируют черные дыры. Однако необходимы дальнейшие исследования этих удивительных объектов. Изображение предоставлено: НАСА, ЕКА, ККА, STScI, Дейл Кочевски (Колледж Колби)
В декабре 2022 года, менее чем через шесть месяцев после начала научных операций, космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба обнаружил нечто, чего никогда раньше не видели: в небе появились многочисленные красные объекты, которые ученые вскоре назовут «Маленькими красными точками» (LRD). Хотя эти пятна довольно распространены, исследователи не понимают их природу, причину их уникального цвета и то, что они говорят о ранней Вселенной.
Команда астрономов недавно собрала один из крупнейших образцов LRD, почти все из которых существовали в первые 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва. Они обнаружили, что большая часть LRD в их выборке имела признаки присутствия растущих сверхмассивных черных дыр.
«Мы озадачены этой новой совокупностью объектов, которую обнаружил Уэбб. Мы не видим аналогов этого явления при более низких красных смещениях, поэтому мы не видели их до Уэбба», — сказал Дейл Коцевски из Колби-колледжа в Уотервилле, штат Мэн, и ведущий автор исследования, опубликованного на сервере препринтов arXiv. «Проводится большая работа, чтобы определить природу этих маленьких красных точек и определить, доминируют ли в их свете растущие черные дыры».
Возможное понимание раннего роста черных дыр
Ключевым фактором большого размера выборки LRD, проведенной командой, было использование общедоступных данных Уэбба. Первоначально команда искала эти красные источники в исследовании Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), а затем расширила сферу своей деятельности на другие области внегалактического наследия, включая JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) и Deep Extragalactic Exploration Public следующего поколения (NGDEEP). опрос.
Методика, использованная для идентификации этих объектов, также отличалась от предыдущих исследований, в результате чего подсчет охватывал широкий диапазон красных смещений. Распределение, которое они обнаружили, впечатляет: LRD появляются в больших количествах примерно через 600 миллионов лет после Большого взрыва и испытывают быстрое снижение численности примерно через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва.
Команда искала спектроскопические данные о некоторых LRD в своей выборке в рамках проекта Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey (RUBIES). Они обнаружили, что около 70% целей имеют признаки быстрого вращения газа по орбите со скоростью 2 миллиона миль в час (1000 километров в секунду) — признак аккреционного диска вокруг сверхмассивной черной дыры. Это говорит о том, что многие LRD накапливают черные дыры, также известные как активные ядра галактик (АЯГ).
«Самое интересное для меня — это распределение красного смещения. Эти действительно красные источники с высоким красным смещением по существу перестают существовать в определенный момент после Большого взрыва», — сказал Стивен Финкельштейн, соавтор исследования из Техасского университета в Остине. «Если это растущие черные дыры, а мы думаем, что по крайней мере 70% из них таковы, это предполагает эпоху скрытого роста черных дыр в ранней Вселенной».
Вопреки заголовкам, космология не сломана
Когда LRD были впервые обнаружены, некоторые думали, что космология «сломана». Если весь свет этих объектов исходил от звезд, это означало, что некоторые галактики были настолько большими и росли так быстро, что теории не могли их объяснить.
Исследования команды подтверждают аргумент о том, что большая часть света, исходящего от этих объектов, исходит от аккумулирующихся черных дыр, а не от звезд. Меньшее количество звезд означает меньшие и более легкие галактики, что можно понять с помощью существующих теорий.
«Именно так вы решаете проблему, которая разрушает Вселенную», — сказал Энтони Тейлор, соавтор исследования из Техасского университета в Остине.
Более любопытный и любопытный
Нам еще предстоит многое обсудить, поскольку LRD, похоже, вызывают еще больше вопросов. Например, до сих пор остается открытым вопрос, почему LRD не возникают при более низких красных смещениях. Одним из возможных ответов является рост изнутри наружу: по мере того, как звездообразование расширяется от ядра галактики наружу, сверхновые откладывают меньше газа вблизи аккрецирующей черной дыры, и она становится менее затемненной. В этом случае черная дыра сбрасывает газовый кокон, становится более синей и менее красной и теряет статус LRD.
Кроме того, LRD не являются яркими в рентгеновском свете, в отличие от большинства черных дыр с более низкими красными смещениями. Однако астрономы знают, что при определенной плотности газа рентгеновские фотоны могут улавливаться, уменьшая количество рентгеновского излучения. Таким образом, такое качество LRD может служить подтверждением теории о том, что они являются сильно скрытыми черными дырами.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте ежедневные или еженедельные новости о прорывах, инновациях и важных результатах исследований.
Команда использует несколько подходов, чтобы понять природу LRD, включая изучение свойств образца в среднем инфракрасном диапазоне и активный поиск аккрецирующих черных дыр, чтобы увидеть, какие из них соответствуют критериям LRD. Получение более глубокой спектроскопии и избранных последующих наблюдений также будет полезно в разрешении текущего «открытого дела» о LRD.
«Всегда есть два или более способов объяснить загадочные свойства маленьких красных точек», — сказал Коцевски. «Это непрерывный обмен моделями и наблюдениями, поиск баланса между тем, что хорошо согласуется между ними, и тем, что противоречит».
Эти результаты были представлены на пресс-конференции на 245-м собрании Американского астрономического общества в Нэшнл-Харборе, штат Мэриленд, и были приняты к публикации в Astrophysical Journal.
Информация от: Научным институтом космического телескопа.
