«Уэбб» нашёл в космосе «маленькие красные точки» с необъяснимо огромными чёрными дырами

Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» (JWST) обнаружила в ранней Вселенной популяцию галактик, бросающих вызов современным астрофизическим моделям. Речь идет об объектах, известных как «маленькие красные точки» (Little Red Dots, LRD), где центральные черные дыры оказались в тысячу раз массивнее, чем предсказывает теория. Это открытие не просто фиксирует аномалию, а заставляет ученых пересматривать сценарии формирования сверхмассивных черных дыр в первые миллиарды лет после Большого взрыва.

Скрытая популяция квазаров ранней Вселенной

Весной 2024 года на инфракрасных снимках JWST астрономы впервые обратили внимание на множество компактных красных объектов. Дальнейший анализ показал, что это далекие галактики, существовавшие спустя примерно 1,5 миллиарда лет после рождения Вселенной. Их назвали «маленькими красными точками» из-за характерного вида на снимках. Главной неожиданностью стало то, что в центрах этих галактик, по-видимому, находятся активные ядра — сверхмассивные черные дыры, поглощающие вещество. Однако, в отличие от классических квазаров, известных уже 70 лет, эти объекты оказались тусклыми в рентгеновском диапазоне и демонстрировали относительно слабую светимость.

Аномальная масса: 10% вместо 0,01%

Новое исследование, результаты которого пока доступны в виде препринта, было направлено на детальное изучение природы LRD. Ученые построили трехмерную карту расположения семи таких галактик. Ключевой вывод: масса центральных черных дыр в каждой из них составляет около 10% от массы всей звездной популяции галактики. Для сравнения, в современных галактиках, таких как Млечный Путь, этот показатель не превышает 0,01%. При этом диаметр самих LRD-галактик составляет всего несколько процентов от диаметра нашей Галактики. Такая концентрация массы в столь малом объеме противоречит стандартной модели роста черных дыр.

Ключ к разгадке сверхбыстрого роста

Открытие «маленьких красных точек» может объяснить давнюю загадку — почему в ранней Вселенной, менее чем через миллиард лет после Большого взрыва, уже существовали черные дыры непомерно большой массы. Традиционные модели аккреции не позволяют им набрать такую массу за столь короткий срок. Ранее выдвигалась гипотеза о «тяжелых семенах» — изначально массивных затравках, сформировавшихся из коллапсирующих облаков первичного газа. Новые данные указывают на альтернативный сценарий. Экстремально высокая плотность вещества в ранней Вселенной могла создавать условия для «сверхкритической» аккреции. Черные дыры, окруженные плотными газопылевыми облаками, поглощали материю на пределе физических возможностей, что и обеспечило их стремительный рост до гигантских размеров. В течение 2023-2024 годов несколько научных групп, анализируя первые массивы данных с JWST, обнаружили эту ранее скрытую популяцию активных ядер галактик. Как пояснил ведущий автор работы Йоррит Маттее, красный свет от этих объектов исходит именно от аккреционных дисков вокруг сверхмассивных черных дыр. Дальнейшие наблюдения должны подтвердить, является ли такая высокая концентрация массы типичной для всех LRD-галактик, или же это особенность лишь нескольких изученных объектов. Ответ на этот вопрос определит, насколько радикально придется пересматривать современные представления об эволюции Вселенной.