Отдаленные галактики «маленькие красные точки» могут содержать детские черные дыры

Невероятно яркие галактики, открытые космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST), в конце концов могут оказаться не такими яркими. Эти галактики когда-то угрожали перевернуть наше понимание космоса, предполагая, что он содержит чудовищные черные дыры или гораздо больше звезд, чем мы ожидали, но теперь астрономы полагают, что вместо этого галактики могут содержать «детские» черные дыры.

За первые несколько лет сканирования ранней Вселенной JWST неожиданно обнаружил сотни очень красных и чрезвычайно ярких галактик, которые астрономы назвали «маленькими красными точками» (LRD).

Количество света, исходящего от этих галактик, предполагало, что они содержат либо плотность звезд, которая намного превышает плотность любой известной нам галактики, и которую было бы трудно сопоставить с ожидаемой нами массой Вселенной, либо черные дыры, которые были гораздо более массивный чем астрономы считали возможным, учитывая размер родительских галактик.

Оба этих сценария потребовали бы значительных корректировок наших моделей формирования галактик и роста черных дыр в ранней Вселенной.

Но эти выводы также основывались на предположении, что красный цвет LRD обусловлен обилием пыли либо вокруг самой черной дыры, либо вокруг звезд, потому что именно она обычно встречается в очень красных галактиках нашей локальной Вселенной. Недавно эта идея была поставлена под сомнение после того, как исследователи обнаружили отсутствие доказательств того, что LRD все-таки содержат пыль.

Дженни Грин из Принстонского университета и ее коллеги считают, что это открытие означает, что нам необходимо переосмыслить, что такое LRD. «Мы были уверены, что сможем обнаружить выбросы пыли, если они действительно были красными из-за пыли, но потом мы вообще не обнаружили этого выброса», — говорит Грин. «Это был главный ключ к тому, что наше предположение о том, что они пыльные, ошибочно, а не поэтому, что они красные».

Предыдущие наблюдения позволили определить общую яркость LRD путем измерения определенной частоты света, связанной с элементом водородом, которую затем можно использовать для расчета общей яркости на основе типичных моделей того, как пыль влияет на этот свет.

В новом анализе Грин и ее команда напрямую измерили общее световое излучение двух галактик LRD, рассматривая множество различных частот света, включая рентгеновские и инфракрасные лучи. Они обнаружили, что для большинства частот, за исключением видимого света, излучалось гораздо меньше света, чем для типичных галактик, что позволяет предположить, что LRD были как минимум в десять раз тусклее, чем предполагалось по первоначальным оценкам. Это открытие имеет значение для черных дыр внутри LRD.

«Если на самом деле там не так много света, как мы думали, массы черных дыр, вероятно, гораздо скромнее», — говорит Грин. «Тогда они не должны быть такими уж сверхмассивными, и нам не нужно иметь слишком большую массу в черных дырах в ранние времена, так что это действительно снимает большую часть напряжения, которое нас озадачивало».

Поскольку световое излучение предполагает, что черные дыры содержат относительно небольшую массу по сравнению со стандартными черными дырами, член команды Рохан Найду из Массачусетского технологического института говорят, что мы можем думать о них как о «детских черных дырах». Он добавляет, что это также соответствует складывающейся картине о том, что черные дыры в LRD на самом деле являются звезды черной дыры – особый класс черных дыр, окруженных газом.

«В обычных черных дырах то, что вы на самом деле видите своими глазами, — это верхушка айсберга всей энергии, исходящей из системы, но маленькие красные точки, которые мы теперь понимаем, на самом деле следует рассматривать как раздутые звезды черных дыр», — говорит Найду. «Похоже, что большая часть их энергии исходит на тех длинах волн, которые мы видим глазами, поэтому что вы видите, то и получаете».

Но Роберто Майолино из Кембриджского университета говорят, что мы не можем быть уверены в массах черных дыр в LRD, потому что свет, излучаемый черной дырой, говорит нам о скорости ее роста, а не об ее общей массе.

Грин утверждает, что идея детской черной дыры верна. «Если фотонов гораздо меньше [being emitted]Это означает, что вся шкала масс смещается вниз, — говорит Грин. — В среднем они имеют меньшую массу, чем мы думали, когда ошибочно предполагали, что это обычная аккрецирующая черная дыра, погребенная пылью».

Тайны вселенной: Чешир, Англия

Проведите выходные с одними из самых ярких умов науки, исследуя тайны Вселенной в захватывающей программе, которая включает экскурсию, чтобы увидеть знаменитый телескоп Ловелла.