“Зірка-чорна діра”: Новий клас астрофізичних об’єктів, відкритий телескопом “Джеймс Вебб”
Завдяки спостереженням космічного телескопа “Джеймс Вебб” астрономи виявили в ранньому Всесвіті унікальний об’єкт, позначений як MoM-BH*-1. Дослідники пропонують класифікувати його як новий вид астрофізичних джерел – так звані “зірки-чорні діри”. Цей об’єкт належить до категорії “маленьких червоних цяток”, які почав масово виявляти саме “Вебб”. Його особливість полягає в тому, що його спектр нагадує спектр зірки, але зірок з такими характеристиками раніше не спостерігали.
Джерело зображень: MIT
Об’єкт розташований приблизно за 660 мільйонів років після Великого вибуху, і його червоне зміщення підтверджено на рівні z=7,7569. Зовні він нагадує одну з таємничих “маленьких червоних цяток”, які часто фіксує “Вебб”. Однак, його випромінювання генерується майже повністю активною чорною дірою, оточеною щільною газовою оболонкою. Розміри цієї оболонки співмірні з розмірами Сонячної системи, а її світність перевищує світність найяскравішої зірки в 100 мільярдів разів.
Це виключає можливість того, що об’єкт є зіркою, адже ядерний синтез у її ядрі не здатен виділити таку колосальну кількість енергії. Натомість, надмасивна чорна діра в центрі, шляхом акреції матерії, цілком могла б генерувати спостережувану енергію. Водночас, об’єкт демонстрував у спектрі сильний “стрибок Бальмера”, що є характерною ознакою зірок. Такий спектральний профіль неможливо було б побачити в туманності або газопиловій хмарі навколо чорної діри. По суті, об’єкт мав настільки щільну газову оболонку, яку зазвичай спостерігають лише у зірок. Зокрема, у спектрі були присутні лише водень та гелій, без жодних слідів важчих елементів.
Моделювання показало, що спостережуваний спектр можна відтворити, помістивши акреціюючу чорну діру всередину майже сферичної оболонки з дуже щільного водню. Найбільш відповідна модель передбачає щільність газу до 1011 см-3 та характерну турбулентну швидкість близько 500 км/с. Оболонка має розміри приблизно 10–100 а.о. (астрономічних одиниць), що порівнянно з масштабами Сонячної системи. Вона настільки непрозора, що сама починає функціонувати як своєрідна “фотосфера” зірки.
На відміну від звичайної зірки, де джерелом енергії є термоядерний синтез, тут енергію виробляє матерія, що падає на центральну чорну діру. Модель потребує мінімальної кількості пилу, тому червоний колір об’єкта пояснюється передусім поглинанням випромінювання щільним газом.
Точна маса центральної чорної діри залишається невизначеною, оскільки специфічне газове середовище та багаторазове розсіювання фотонів спотворюють ширину спектральних ліній. Стандартні методи можуть завищувати масу таких об’єктів до двох порядків. Розрахунки авторів моделі надають орієнтовну масу в діапазоні 106–107 мас Сонця. Така конфігурація може забезпечувати надзвичайно швидкий ріст чорних дір, що перевищує теоретичну межу Еддінгтона, і таким чином допомогти пояснити, як у Всесвіті вже менш ніж за мільярд років після Великого вибуху з’явилися чорні діри масою близько мільярда мас Сонця.
На завершення, вчені припускають, що об’єкт MoM-BH*-1 може бути майже “чистим” представником того ж механізму, що породжує численні “маленькі червоні цятки”, виявлені “Веббом”. Природа цих об’єктів вже понад два роки викликає жваві дискусії серед астрономів.
Порада від Soft Portal:
Відкриття “зірок-чорних дір” за допомогою телескопа “Джеймс Вебб” відкриває нові горизонти у розумінні формування раннього Всесвіту та еволюції чорних дір. Це дослідження допоможе розгадати таємниці походження надмасивних чорних дір, які існували в космосі на ранніх етапах його розвитку.