«Звезда-черная дыра»: астрономы обнаружили в ранней Вселенной объект, не подпадающий ни под одну классификацию

Астрономы, работающие с данными космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), идентифицировали объект, который не подпадает ни под одну из существующих классификаций небесных тел. Результаты исследования, опубликованные 12 августа в журнале Nature, описывают так называемую «звезду-черную дыру», получившую обозначение MoM‑BH*‑1 и расположенную на расстоянии 13 миллиардов световых лет от Земли — это означает, что она начала формироваться в течение первых 700 миллионов лет после Большого взрыва.

Данный объект сочетает в себе признаки, характерные для звезд и черных дыр. Внешне он напоминает гигантскую звезду размером с Солнечную систему, однако его энерговыделение примерно в 100 миллиардов раз превышает мощность любой известной звезды. Такая светимость сопоставима с аккреционными процессами вокруг черной дыры. Согласно модели, предложенной исследовательской группой под руководством Рохана Найду (Университет Гавайев) и Джоррита Матте (Институт науки и технологий Австрии, ISTA), в центре MoM‑BH*‑1 находится черная дыра массой около 100 тысяч солнечных масс, окруженная протяженной газовой оболочкой.

Ключевой особенностью объекта является механизм, объясняющий его красный цвет. В астрономии красный оттенок обычно связывают с наличием пыли, однако спектральный анализ MoM‑BH*‑1 показал, что покраснение вызвано плотным водородным газом, а не пылевыми частицами. Этот спектр демонстрирует один из наиболее глубоких бальмеровских скачков (резкое падение яркости на определенных длинах волн), зарегистрированных для объектов с высоким красным смещением, что указывает на наличие крайне плотной, турбулентной газовой оболочки.

Обнаруженный объект может пролить свет на происхождение так называемых «маленьких красных точек». До текущего открытия так астрономы называли компактные и аномально яркие галактики времен молодой Вселенной, регулярное обнаружение которых стало одним из главных сюрпризов телескопа JWST. С момента ввода телескопа в эксплуатацию эти небесные тела оставались одним из наиболее обсуждаемых феноменов. Авторы исследования предполагают, что MoM‑BH*‑1 представляет собой «чистый» пример того же класса объектов, где излучение черной дыры практически полностью затмевает свет родительской галактики. В случае слияния с более ярким соседом такой источник, по расчетам, давал бы спектральные характеристики, идентичные наблюдаемым у «маленьких красных точек».

Обнаружение MoM‑BH*‑1 имеет прямое отношение к давней проблеме астрофизики — возникновению сверхмассивных черных дыр с массами в миллиарды солнечных масс в первые миллионы лет после Большого взрыва. Существование таких объектов в столь раннюю эпоху трудно объяснить в рамках стандартных моделей роста черных дыр, что побудило ученых называть их «проблемными квазарами». Наблюдаемая конфигурация — черная дыра, окруженная плотным газом без пыли, — соответствует теоретическому сценарию сверхэддингтоновской аккреции, при котором черная дыра поглощает вещество со скоростью, превышающей обычный предел Эддингтона, что позволяет ей набирать массу значительно быстрее.

Объект был обнаружен в рамках программы «Mirage or Miracle» (MoM), специально нацеленной на поиск источников, которые могут оказаться либо далекими галактиками, либо более близкими объектами, маскирующимися под них. Название MoM‑BH‑1 отражает принадлежность к этому обзору, классификацию как «звезды-черной дыры» (BH), а цифра «1» указывает на то, что исследователи ожидают обнаружения подобных объектов в будущем.

Источник: phys.org