Загадочные «Красные точки» JWST могут быть колыбелью гигантских черных дыр

В последние годы космический телескоп Джеймс Уэбб (JWST) преподносит ученым все больше загадок. Одной из самых интригующих находок стали так называемые «Красные точки» - крошечные, но яркие объекты, обнаруженные в глубинах молодой Вселенной. Их необычные характеристики заставили астрономов задуматься: возможно, именно здесь рождаются самые массивные черные дыры, не похожие на те, что формируются из умирающих звезд.

С момента запуска JWST в 2022 году исследователи столкнулись с неожиданной проблемой: в ранней Вселенной, всего через 500 миллионов лет после Большого взрыва, уже существовали сверхмассивные черные дыры. По классическим представлениям, для их формирования требуется не менее миллиарда лет. Однако наблюдения опровергают эти расчеты, и ученые вынуждены искать новые объяснения.

Одна из свежих гипотез - так называемые «тяжелые семена». В отличие от привычных черных дыр, появляющихся после гибели массивных звезд, эти объекты могут возникать напрямую из гигантских облаков газа, минуя стадию звезды. Такой сценарий позволяет черным дырам сразу обладать массой в десятки или даже сотни тысяч солнечных, что дает им огромное преимущество в гонке за звание самых массивных объектов во Вселенной.

Как отмечает руководитель исследовательской группы Элия Ченчи из Женевского университета, «все крупные галактики, вероятно, скрывают в своих центрах сверхмассивные черные дыры, происхождение которых до сих пор остается одной из главных загадок астрофизики». По ее словам, прямой коллапс газа - это один из наиболее перспективных путей объяснения появления таких гигантов.

Ключевым условием для рождения «тяжелых семян» является отсутствие тяжелых элементов в газе. Если в облаке уже есть углерод, кислород или другие продукты звездной эволюции, оно быстро остывает и распадается на множество мелких звезд. Только в первозданной, «чистой» среде возможно формирование сверхмассивной звезды, которая затем за считанные миллионы лет превращается в черную дыру.

Именно такими могут быть загадочные «Красные точки». Они выглядят как крошечные, но очень плотные источники света, появившиеся, когда Вселенной было меньше миллиарда лет. Их необычный красный цвет и компактность сразу привлекли внимание астрономов. По мнению Ченчи, это может быть признаком того, что мы наблюдаем за рождением массивных черных дыр, окруженных плотным газом и молодыми звездами.

Чтобы проверить эту гипотезу, команда ученых провела серию сложных компьютерных симуляций, моделируя эволюцию космоса в первые эпохи его существования. Результаты оказались поразительными: параметры вновь образовавшихся черных дыр, появляющихся в результате прямого коллапса, практически совпадают с характеристиками «Красных точек», зафиксированных JWST.

Если эта связь подтвердится, человечество впервые получит возможность наблюдать за процессом рождения самых массивных черных дыр в реальном времени. Это откроет уникальные лаборатории для изучения условий, при которых формируются гиганты, определяющие судьбу целых галактик.

Еще одна особенность «тяжелых семян» - их стартовая масса. В отличие от черных дыр, появляющихся после взрыва звезд, которые редко превышают несколько десятков солнечных масс, объекты прямого коллапса могут быть в десятки тысяч раз тяжелее Солнца уже на момент своего рождения. Это объясняет, как сверхмассивные черные дыры могли вырасти так быстро, что мы видим их уже в ранней Вселенной.

Однако такие условия существовали только в первые эпохи космоса. Как только в галактиках начали появляться звезды, они обогатили окружающую среду тяжелыми элементами, и процесс прямого коллапса стал невозможен. Именно поэтому «Красные точки» исчезают из наблюдений примерно через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва. После этого времени Вселенная становится слишком «грязной» для рождения новых гигантов.

Для окончательного подтверждения гипотезы о природе «Красных точек» необходимы более детальные наблюдения. Астрономам предстоит получить спектры этих объектов с высоким разрешением, чтобы точно определить состав их газа и динамику внутренних процессов. Пока же ученые продолжают строить новые модели и анализировать данные JWST, надеясь раскрыть одну из самых захватывающих тайн современной астрофизики.

Как пишет журнал Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, команда Ченчи уже готовит серию новых симуляций, чтобы выяснить, насколько часто и при каких условиях могут возникать такие объекты. Их работа может не только объяснить загадку сверхмассивных черных дыр, но и изменить наше понимание эволюции галактик в целом.

Вопрос о происхождении «Красных точек» остается открытым, но уже сейчас ясно: JWST дал ученым шанс заглянуть в самые ранние главы истории Вселенной. И, возможно, именно там скрывается ответ на вопрос, как появились самые загадочные и мощные объекты космоса. «Астрономы обнаружили загадочный железный бар в центре Туманности Кольцо».