Астрономы обнаружили самый удалённый известный объект типа «чёрная дыра-звезда». Он существовал менее чем через 660 миллионов лет после Большого взрыва и даёт важный ключ к пониманию загадочных «маленьких красных точек», которые космический телескоп «Джеймс Уэбб» регулярно находит в ранней Вселенной.

Что такое чёрная дыра-звезда

По текущим представлениям, маленькие красные точки — это растущие сверхмассивные чёрные дыры, окружённые плотными облаками газа. Эти облака светятся так, что спектр объекта напоминает спектр холодных красных звёзд, например красных гигантов. Многие такие объекты находятся в центрах молодых галактик, свет от которых шёл до нас около 12 миллиардов лет.

Новый объект, получивший название MoM-BH*-1, обнаружен в рамках программы Mirage or Miracle (MoM). Он считается лучшим примером «голой» чёрной дыры-звезды: астрономы достаточно уверены, что она существует отдельно, а не внутри уже сформировавшейся галактики. Весь свет объекта создаётся аккрецией вещества на чёрную дыру в центре газового облака.

«Спектр, который мы зафиксировали, — наше лучшее свидетельство газовой оболочки, питающей раннюю формирующуюся чёрную дыру», — отметил Рохан Найду из Университета Гавайев, руководивший командой, открывшей объект.

Связь с маленькими красными точками

MoM-BH*-1 находится недалеко от молодой галактики с тем же красным смещением. По оценкам, через примерно 100 миллионов лет чёрная дыра-звезда столкнётся и сольётся с этой галактикой. Моделирование показало: после слияния спектр системы будет очень похож на спектры уже известных маленьких красных точек внутри галактик.

«Если рассматривать чёрную дыру-звезду как шаблон для компонента чёрной дыры в маленьких красных точках, это помогает прояснить многие неопределённости. Будучи встроенными в похожие галактики-хозяева, такие объекты могут служить центральными «двигателями» молодых квазаров», — пояснил Йоррит Маттей из Института науки и технологий Австрии.

Почему это важно

Одно из главных научных задач «Джеймса Уэбба» — понять, как сверхмассивные чёрные дыры успели вырасти так быстро в ранней Вселенной и предшествовали ли они своим галактикам. Новые данные поддерживают сценарий, в котором чёрные дыры-звёзды играют ключевую роль на ранних этапах.

«Астрономам никогда не недоставало воображения: с момента открытия квазаров теорий о том, как эти чёрные дыры выросли так быстро, было предостаточно. В ранней Вселенной должно было произойти что-то грандиозное. Теперь с JWST мы можем напрямую наблюдать эту эпоху», — сказал Найду.

Исследование опубликовано 13 августа в журнале Nature.

Вкратце

Астрономы нашли самую далёкую известную «чёрную дыру-звезду» MoM-BH*-1, существовавшую менее чем через 660 миллионов лет после Большого взрыва. Объект, вероятно, не входит в состав галактики и даёт лучшее подтверждение модели, объясняющей загадочные маленькие красные точки на снимках «Джеймса Уэбба». После слияния с соседней галактикой такая система должна выглядеть именно как типичная красная точка. Работа опубликована в журнале Nature.