Серед багатьох сюрпризів, виявлених космічним телескопом Джеймса Вебба, одним із найдивовижніших є велика кількість маленьких інтенсивно червоних об’єктів, відомих як Червоні плями. Їх справжня природа залишається неясною. Тепер нове моделювання, виконане за допомогою японського суперкомп’ютера ATERUI III, показує, що ці об’єкти можуть бути чорними дірами, що швидко розширюються, які використовували умови раннього Всесвіту, які не існують сьогодні.
Висновки не вимагають екстраординарної фізики чи надзвичайно неймовірних подій. Натомість моделювання показує, що малі червоні точки можуть природним чином виникати в середовищі молодого космосу, де чорні діри можуть рости з надзвичайною швидкістю.
Наслідування раннього світу
Дослідження проводив Сонмьон Чон з Інституту астрофізики Макса Планка. Команда використовувала суперкомп’ютер ATERUI III у Національній астрономічній обсерваторії Японії, щоб виконати деякі з найбільш космологічних симуляцій раннього Всесвіту.
Моделювання розпочалося в масштабі молодої галактики, а потім поступово зосередилося на менших регіонах, зрештою досягнувши окремих газових хмар. Цей вимогливий підхід вимагав високоякісної обчислювальної потужності ATERUI III.
Результати показують, що сильне ультрафіолетове (FUV) випромінювання від сусідніх галактик може перешкодити звичайним зіркам утворюватися в деяких газових хмарах. Замість того, щоб розпадатися на безліч менших зірок, газ може колапсувати в надмасивну зірку.
Потім ця масивна зірка може зруйнуватися і створити насіння чорної діри.
Чорні діри ростуть з великою швидкістю
Коли ці насіння чорних дір утворюються, моделювання показує, що вони можуть бути оточені товстими дисками щільного газу. Ці багаті газом середовища вловлюють радіацію і дозволяють чорним дірам споживати матеріал набагато ефективніше, ніж чорні діри в сучасному Всесвіті.
За таких умов чорні діри можуть рости в десятки разів швидше, ніж це можливо сьогодні.
Властивості цих імітованих чорних дір дуже схожі на властивості LRD, які спостерігав космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST). Ця подібність говорить про те, що загадкові червоні об’єкти можуть являти собою першу стадію швидкого зростання чорних дір.
Багаторічна таємниця чорної діри
Астрономи роками намагалися пояснити, як гігантські діри з’явилися так рано в історії Всесвіту. Деякі з цих чорних дір містять масу в мільйони або навіть мільярди Сонця, але вони вже існували менш ніж через 600 мільйонів років після Великого вибуху.
Очікувалося, що JWST допоможе вирішити цю головоломку, виявляючи слабші та більш віддалені галактики, ніж бачили попередні телескопи.
Оскільки світло поширюється зі скінченною швидкістю, спостерігати за дуже далекими об’єктами також означає заглядати в минуле. Якщо галактика знаходиться на відстані 11 мільярдів світлових років, її світло подолало 11 мільярдів років, щоб досягти Землі. Таким чином, ми бачимо галактику, яка утворилася 11 мільярдів років тому. Той самий принцип застосовується до галактики на відстані 12 мільярдів світлових років, яка знаходиться на відстані 12 мільярдів світлових років.
JWST може дивитися далі, ніж попередні обсерваторії, надаючи астрономам безпрецедентний погляд на молодий Всесвіт.
Маленькі червоні точки можуть містити відповідь
Замість того, щоб негайно розгадати таємницю раннього зростання чорної діри, JWST виявив щось несподіване: велику кількість маленьких надзвичайно червоних об’єктів, які дослідники назвали Червоними червоними крапками (LRD).
Нові моделі припускають, що ці об’єкти насправді можуть бути відсутньою частиною головоломки.
Відповідно до моделі, умови для створення та швидкого зростання цих чорних дір були створені природним шляхом у ранньому Всесвіті. Не потрібно було жодних екзотичних здогадок чи рідкісних збігів. Це також може пояснити, чому маленькі червоні крапки так часто зустрічаються у спостереженнях JWST.
Оскільки JWST продовжує шукати більше LRD, а майбутні телескопи дивляться ще глибше в історію Всесвіту, ця модель може надати астрономам цінну основу для розуміння того, як деякі з найдавніших чорних дір у Всесвіті утворилися, виросли та допомогли сформувати еволюцію Всесвіту.
