«Маленькие красные точки» могут оказаться стадией эволюции сверхмассивных чёрных дыр
С момента открытия космическим телескопом «Джеймс Уэбб» в 2022 году «маленькие красные точки» (Little Red Dots) остаются одними из самых загадочных объектов, обнаруженных в ранней Вселенной. Они выглядят как чрезвычайно компактные красноватые источники и наблюдаются только в первые несколько миллиардов лет после Большого взрыва, однако их природа до сих пор оставалась неясной.
Ряд предыдущих исследований предполагал, что внутри этих объектов могут находиться чрезвычайно активные сверхмассивные чёрные дыры. Однако характеристики «маленьких красных точек» не вполне соответствовали свойствам активных ядер галактик, которые наблюдаются в более близкой к нам Вселенной.
Новое исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal, предлагает другое возможное объяснение. Согласно гипотезе исследователей, «маленькие красные точки» могут быть не новым классом галактик, а временной стадией эволюции некоторых сверхмассивных чёрных дыр.
По мере космической эволюции такие объекты могут продолжать существовать, но со временем переставать выглядеть как небольшие красные точки. Причина заключается в том, что окружающая их галактика постепенно становится более заметной для наблюдателей, и объект уже не выглядит изолированным компактным красным источником.
Чтобы проверить эту гипотезу, группа исследователей под руководством Пьерлуиджи Ринальди из Стюардовской обсерватории Университета Аризоны изучила галактику WISEA J123635.56+621424.2, получившую неофициальное название «Сагуаро» (Saguaro). Она расположена в эпохе примерно через 3,3 миллиарда лет после Большого взрыва.
Хотя «Сагуаро» относится к более поздней эпохе, чем наиболее далёкие «маленькие красные точки», её ядро обладает очень похожими свойствами. Оно чрезвычайно компактно, испускает преимущественно инфракрасное и ультрафиолетовое излучение и содержит активное ядро галактики, сильно скрытое от наблюдателей пылью.
Наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» в сочетании с данными «Хаббла» и рентгеновской космической обсерватории «Чандра» также выявили слабое рентгеновское излучение. По мнению исследователей, эта особенность может помочь объяснить, почему многие «маленькие красные точки» не обнаруживаются в рентгеновском диапазоне.
Чтобы проверить предложенную гипотезу, учёные смоделировали, как галактика «Сагуаро» выглядела бы для земных телескопов, если бы находилась на значительно большем расстоянии — примерно таком же, как обнаруженные «Джеймсом Уэббом» «маленькие красные точки».
Результат оказался показательным: структура галактики при таком удалении практически полностью исчезает из наблюдений, тогда как компактное красноватое ядро остаётся видимым. В результате такая галактика становится практически неотличимой от загадочных «маленьких красных точек».
По мнению авторов исследования, это указывает на то, что по крайней мере часть «маленьких красных точек» может на самом деле не представлять собой отдельный тип космических объектов, существенно отличающийся от галактик, наблюдаемых в более поздней Вселенной. Их необычный внешний вид может в значительной степени объясняться особенностями наблюдений и огромным расстоянием до них.
На больших расстояниях свет галактики-хозяина становится слишком слабым, чтобы его мог обнаружить даже «Джеймс Уэбб». При этом компактное ядро, энергия которого связана с активной сверхмассивной чёрной дырой, остаётся достаточно ярким и становится практически единственной видимой компонентой объекта.
Исследование не доказывает, что все «маленькие красные точки» проходят именно такую эволюцию. Однако оно впервые указывает на возможного «потомка» этих загадочных объектов в более близкой к нам Вселенной и предлагает возможную связь между наблюдаемыми в ранней Вселенной компактными красными источниками и галактиками более поздних космических эпох.
Теперь исследователи планируют искать другие галактики, похожие на «Сагуаро», в архивах наблюдений «Джеймса Уэбба», а также обнаруживать более древние объекты с аналогичными характеристиками. Это позволит оценить, насколько распространённой является такая стадия эволюции, и попытаться восстановить полную историю этих объектов — от их появления в ранней Вселенной до галактик, которые можно наблюдать сегодня.
Исследование в журнале The Astrophysical Journal.