Астрономы, работающие с данными космического телескопа «Джеймс Уэбб», заглянули в глубокое прошлое Вселенной и обнаружили необычный объект, существовавший всего через 800 миллионов лет после Большого взрыва.
Телескоп «Уэбб» нашел галактику-оборотень: странный объект назвали Вергилий
Днем она выглядит как спокойный звездообразующий мир, а ночью превращается в монстра со сверхмассивной черной дырой в центре.
Unsplash
Исследование ученых из Обсерватории Стюарда Аризонского университета, опубликованное в научном журнале The Astrophysical Journal, выяснило, что эта галактика, получившая имя Вергилий, обладает своего рода двойной личностью.
При наблюдении в видимом и даже ультрафиолетовом свете она выглядит как обычная молодая галактика, в которой спокойно формируются звезды. Однако в инфракрасном диапазоне, невидимом для человеческого глаза, она преображается, раскрывая свою скрытую природу.
Ученые обнаружили, что даже в своем молодом возрасте галактика Вергилий (выделена отдельно) уже содержала сверхмассивную черную дыру, окутанную пылью.
Вергилий принадлежит к загадочному классу объектов, которые астрономы называют «маленькие красные точки». Это компактные и чрезвычайно красные источники света, которые были обнаружены телескопом «Уэбб» в большом количестве в эпоху, наступившую примерно через 600 миллионов лет после Большого взрыва.
Эти объекты почти полностью исчезли около 1,5 миллиарда лет спустя, и их природа до сих пор остается предметом научных дискуссий, в которых выдвигаются самые разные версии – от звездообразования до экзотической физики.
Вергилий же выделяется тем, что является самым красным объектом среди всей обнаруженной популяции «маленьких красных точек».
Истинная сущность этой галактики-оборотня была раскрыта только благодаря наблюдениям с помощью Инструмента среднего инфракрасного диапазона, или MIRI, на борту «Джеймса Уэбба».
Если бы астрономы использовали данные только с других инструментов телескопа, таких как Камера ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) или Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec), они бы классифицировали Вергилий как совершенно обычную звездообразующую галактику.
Однако инструмент MIRI, работающий на более длинных волнах, позволил заглянуть сквозь плотные завесы космической пыли. В самом центре Вергилия была обнаружена сверхмассивная черная дыра, которая с огромной скоростью поглощает окружающую материю, высвобождая колоссальное количество энергии.
Масса этой черной дыры оказалась значительно больше, чем должна была бы поддерживать ее галактика-хозяин, что относит Вергилий к категории так называемых «чрезмерно массивных» черных дыр. Существование таких объектов бросает вызов современным моделям формирования галактик.
Ранее преобладала теория, согласно которой галактики формировались первыми, а затем в их центрах постепенно, в тандеме с ростом самой галактики, увеличивались черные дыры. Новые данные свидетельствуют о том, что во многих случаях черные дыры могли опережать в своем росте родительские галактики.
«Открытия "Уэбба" показывают, что прежние представления о формировании сверхмассивных черных дыр были в значительной степени неверными», — сообщил один из авторов исследования Джордж Рике.
Это открытие имеет самые интересные последствия. Многие текущие обзоры неба с помощью «Уэбба» включают глубокие наблюдения с NIRCam, но лишь поверхностные, то есть непродолжительные, с MIRI. Это связано с тем, что для получения детальных данных в среднем инфракрасном диапазоне требуется значительно больше наблюдательного времени. Это означает, что астрономы могут систематически пропускать целую скрытую популяцию запыленных сверхмассивных черных дыр.
Однако, именно эти объекты могли сыграть ключевую роль в ранней истории Вселенной, например, в процессе реионизации — поворотном моменте, когда примерно через 100-200 миллионов лет после Большого взрыва зажглись первые звезды и Вселенная наполнилась светом.
На данный момент Вергилий остается уникальным объектом для столь раннего периода космической истории. Однако исследователи предполагают, что это может быть связано с ограничениями текущих наблюдений, а не с истинной редкостью подобных галактик.
Теперь они задаются вопросом, не упускают ли они из виду «братьев» Вергилия из-за отсутствия столь же глубоких наблюдений с помощью MIRI на других участках неба.
Будущие глубокие наблюдения с использованием этого инструмента должны помочь определить, является ли Вергилий исключением или лишь верхушкой айсберга скрытой популяции объектов, которые до сих пор прятались на виду у всех.