«Джеймс Уэбб» помог прояснить природу «маленьких красных точек» в ранней Вселенной: данные указывают на сверхмассивные чёрные дыры в плотных газовых оболочках

Астрономы получили наиболее детальный на сегодняшний день спектр одного из загадочных объектов ранней Вселенной, известных как «маленькие красные точки» — компактных ярко-красных источников, обнаруженных космическим телескопом «Джеймс Уэбб» (JWST) с 2022 года.

Исследование, выполненное группой Василия Кокорева из Техасского университета, сосредоточено на объекте GLIMPSE-17775. Его спектральные данные получены в рамках глубокой 30-часовой спектроскопии JWST, эквивалентной примерно 80 часам наблюдений благодаря эффекту гравитационного линзирования.

По данным авторов, совокупность более чем 40 спектральных линий указывает на то, что GLIMPSE-17775 лучше всего объясняется моделью «чёрная дыра-звезда» (black hole star, BH*) — сверхмассивной чёрной дырой, окружённой плотной оболочкой частично ионизированного газа, которая переизлучает энергию аккреции.

Объект имеет красное смещение около 3,5, что соответствует эпохе примерно 1,8 млрд лет после Большого взрыва. Он был зафиксирован в поле скопления галактик Abell S1063, где его сигнал был дополнительно усилен гравитационным линзированием — эффектом, при котором масса скопления действует как «космическая линза», увеличивая яркость удалённых объектов.

Источник: NASA, ESA, CSA, Vasily Kokorev (UT Austin); Alyssa Pagan (STScI)

Спектр GLIMPSE-17775 содержит многочисленные линии водорода, кислорода и гелия, а также характерное уширение сигналов, которое объясняется эффектом рассеяния на электронах в плотной среде. Отдельно выделяется набор из 16 линий железа, который авторы называют «железным лесом» — он указывает на наличие мощного источника высокоэнергетического излучения.

Для объяснения наблюдаемых характеристик наиболее согласованной моделью оказался сценарий активной аккреции на чёрную дыру, окружённую плотным газовым коконом. В такой конфигурации излучение от аккреционного диска перерабатывается окружающей средой, что формирует наблюдаемую структуру спектра и объясняет слабые рентгеновские сигналы от подобных объектов.

Дополнительные данные телескопа «Хаббл» в рамках программ Frontier Fields и BUFFALO показали, что слабые особенности спектра, включая балмеровский разрыв, могут быть связаны с вкладом звёздного населения в окружающей галактике, а не с самим компактным источником.

Авторы отмечают, что совокупность признаков делает GLIMPSE-17775 одним из наиболее убедительных кандидатов на подтверждение модели BH*. При этом вопрос о природе «маленьких красных точек» в целом остаётся открытым, а дальнейшие наблюдения JWST должны уточнить, насколько универсальна предложенная интерпретация для всего класса объектов.

©  iXBT