Телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил загадочный источник излучения, которого нет на глубоких снимках космоса
Астрономы обнаружили необычный источник излучения в одном из самых подробно изученных участков неба. С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» учёные зарегистрировали характерный световой сигнал, однако установить, какой именно объект его испускает, пока не удалось. Даже на самых глубоких снимках этой области, сделанных телескопами «Хаббл» и «Джеймс Уэбб», исследователи не нашли соответствующего источника. Его природа остаётся загадкой.
Открытие было сделано при наблюдении сверхглубокого поля «Хаббла» — небольшого участка неба, в котором ранее удалось обнаружить тысячи далёких галактик. Учёные использовали спектрограф NIRSpec, установленный на «Джеймсе Уэббе», и специальную методику поиска слабых источников излучения.
Обычно астрономы сначала находят объект на изображении, а затем изучают его спектр, чтобы определить химический состав, расстояние и другие характеристики. В новом исследовании применили другой подход: искали спектральные сигналы, не ограничиваясь заранее известными объектами.
Для этого исследователи использовали систему микрозатворов спектрографа NIRSpec. Она позволяет пропускать свет от выбранных областей неба, одновременно блокируя излучение ярких объектов, которое могло бы помешать наблюдениям. Такой метод помогает обнаруживать слабые спектральные линии, которые трудно заметить при обычной съёмке.
В результате астрономы зарегистрировали линию излучения с длиной волны около 1,60 микрометра. Сигнал обнаружили при четырёх положениях телескопа и двух углах его ориентации, что позволило дополнительно проверить результат наблюдений.
Самым необычным оказалось отсутствие очевидного источника этой линии. Даже на чрезвычайно глубоких снимках соответствующей области неба исследователи не обнаружили объекта, который можно было бы уверенно связать с зарегистрированным излучением.
Спектральные линии возникают, когда вещество излучает свет на определённых длинах волн. По их положению учёные могут устанавливать присутствие химических элементов и оценивать красное смещение — изменение длины волны из-за расширения Вселенной.
Однако для надёжной идентификации желательно обнаружить несколько линий. В данном случае зарегистрирована только одна, поэтому разные физические процессы могут давать похожие объяснения.
Исследователи рассмотрели несколько распространённых вариантов, включая излучение водорода и кислорода. В зависимости от предполагаемой природы линии источник мог бы находиться на совершенно разных расстояниях, соответствующих красным смещениям от 1,44 до 12,16.
Но ни один из рассмотренных сценариев не объясняет одновременно высокую интенсивность линии, отсутствие других ожидаемых спектральных признаков и невидимость объекта на глубоких снимках.
Особенно необычна большая эквивалентная ширина линии — показатель её интенсивности относительно окружающего непрерывного излучения. Нижняя граница наблюдаемой эквивалентной ширины составила 762 нанометра. Это указывает на чрезвычайно сильное преобладание зарегистрированной линии над излучением, которое удалось ограничить по изображениям.
Одна из возможных интерпретаций связана с активными ядрами галактик. В таких областях вещество движется к сверхмассивной чёрной дыре, нагревается и может создавать интенсивное излучение. При определённых условиях спектральная линия способна выделяться значительно сильнее окружающего света.
Другое объяснение предполагает кратковременное астрономическое событие. Например, источник мог значительно изменить яркость между наблюдениями, выполненными в разное время. В этом случае отсутствие объекта на архивных изображениях не обязательно противоречит его обнаружению в спектре.
Обе возможности пока остаются гипотезами. Доступных наблюдений недостаточно, чтобы определить, связан ли сигнал с далёкой галактикой, активной чёрной дырой или временным явлением.
Значение исследования заключается не только в обнаружении неизвестного источника. Учёные продемонстрировали возможности метода MOCSS, позволяющего проводить спектроскопический поиск без предварительного отбора объектов по изображениям.
Это важно для изучения ранней Вселенной, поскольку некоторые источники могут обладать очень слабым непрерывным излучением, но при этом создавать заметные спектральные линии. Традиционные наблюдательные программы, ориентированные на заранее обнаруженные галактики, рискуют пропустить такие объекты.
Новый результат показывает, что даже хорошо изученные участки неба могут содержать источники, не выявленные прежними методами. Для установления природы обнаруженного сигнала потребуются дополнительные наблюдения на других длинах волн и поиск возможных изменений яркости.
Исследование в журнале The Astrophysical Journal.