Ученые объяснили природу загадочных красных космических объектов
Ученые с помощью японского суперкомпьютера ATERUI III объяснили возможную природу загадочных малых красных точек, обнаруженных телескопом James Webb. Моделирование показало, что они могут быть быстро растущими черными дырами, сформировавшимися в особых условиях ранней Вселенной.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 21 сентября /Новости науки/. Ученые с помощью японского суперкомпьютера ATERUI III выяснили возможную природу малых красных точек, обнаруженных телескопом James Webb. Расчеты показали, что эти объекты могут представлять собой быстро растущие черные дыры ранней Вселенной. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
«Моделирование показывает, что малые красные точки - это черные дыры, которые благодаря условиям ранней Вселенной растут со скоростью, невозможной в современную эпоху», — говорится в сообщении.
Исследование провела группа под руководством Сунмёна Чона из Института астрофизики Общества Макса Планка. Для расчетов ученые использовали суперкомпьютер ATERUI III Национальной астрономической обсерватории Японии и создали наиболее подробную на сегодняшний день модель условий ранней Вселенной.
Сначала исследователи смоделировали среду вокруг одной из ранних галактик, а затем последовательно увеличивали детализацию расчетов вплоть до отдельных газовых облаков. Выполнить такое ресурсоемкое моделирование позволили вычислительные возможности ATERUI III.
Результаты показали, что мощное дальнее ультрафиолетовое излучение соседних галактик могло подавлять образование обычных звезд в газовых облаках. В таких условиях вещество вместо множества небольших звезд могло сформировать одну сверхмассивную звезду, которая затем коллапсировала и превращалась в зародыш черной дыры.
Как черные дыры могли быстро набирать массу
После образования зародыш черной дыры оказывался окружен плотным газовым диском. Такая среда препятствовала свободному выходу излучения и создавала условия, при которых черная дыра могла расти в десятки раз быстрее, чем это возможно в современной Вселенной.
Характеристики полученных в ходе моделирования быстро растущих черных дыр оказались близки к свойствам малых красных точек, наблюдаемых космическим телескопом James Webb.
Происхождение сверхмассивных черных дыр ранней Вселенной остается одной из давних проблем астрономии. Ученые наблюдают объекты с массой в миллионы и миллиарды раз больше массы Солнца, существовавшие менее чем через 600 млн лет после Большого взрыва. До сих пор оставалось неясным, как они смогли вырасти до таких размеров за столь короткий срок.
Телескоп James Webb должен был приблизить ученых к ответу благодаря способности наблюдать более слабые и удаленные галактики. Из-за конечной скорости света наблюдение далеких объектов позволяет увидеть их такими, какими они были миллиарды лет назад.
Малые красные точки как возможная разгадка
Вместо прямого ответа на вопрос о происхождении сверхмассивных черных дыр James Webb обнаружил многочисленные небольшие и чрезвычайно красные объекты, получившие название Little Red Dots - малые красные точки.
Новое моделирование показало, что эти объекты могут быть непосредственно связаны с быстрым ростом черных дыр. По расчетам ученых, необходимые для этого условия естественным образом возникали в ранней Вселенной.
Исследователям не потребовалось вводить дополнительные экзотические механизмы или предполагать редкое совпадение обстоятельств. Это, по мнению авторов работы, позволяет объяснить, почему малые красные точки так часто встречаются в наблюдениях James Webb.
Полученные результаты таким образом связывают два явления - многочисленные малые красные точки и существование сверхмассивных черных дыр вскоре после Большого взрыва - с одними и теми же условиями ранней Вселенной.
«Моделирование показывает, что малые красные точки - это черные дыры, которые благодаря условиям ранней Вселенной растут со скоростью, невозможной в современную эпоху», — говорится в сообщении.
Исследование провела группа под руководством Сунмёна Чона из Института астрофизики Общества Макса Планка. Для расчетов ученые использовали суперкомпьютер ATERUI III Национальной астрономической обсерватории Японии и создали наиболее подробную на сегодняшний день модель условий ранней Вселенной.
Сначала исследователи смоделировали среду вокруг одной из ранних галактик, а затем последовательно увеличивали детализацию расчетов вплоть до отдельных газовых облаков. Выполнить такое ресурсоемкое моделирование позволили вычислительные возможности ATERUI III.
Результаты показали, что мощное дальнее ультрафиолетовое излучение соседних галактик могло подавлять образование обычных звезд в газовых облаках. В таких условиях вещество вместо множества небольших звезд могло сформировать одну сверхмассивную звезду, которая затем коллапсировала и превращалась в зародыш черной дыры.
Как черные дыры могли быстро набирать массу
После образования зародыш черной дыры оказывался окружен плотным газовым диском. Такая среда препятствовала свободному выходу излучения и создавала условия, при которых черная дыра могла расти в десятки раз быстрее, чем это возможно в современной Вселенной.
Характеристики полученных в ходе моделирования быстро растущих черных дыр оказались близки к свойствам малых красных точек, наблюдаемых космическим телескопом James Webb.
Происхождение сверхмассивных черных дыр ранней Вселенной остается одной из давних проблем астрономии. Ученые наблюдают объекты с массой в миллионы и миллиарды раз больше массы Солнца, существовавшие менее чем через 600 млн лет после Большого взрыва. До сих пор оставалось неясным, как они смогли вырасти до таких размеров за столь короткий срок.
Телескоп James Webb должен был приблизить ученых к ответу благодаря способности наблюдать более слабые и удаленные галактики. Из-за конечной скорости света наблюдение далеких объектов позволяет увидеть их такими, какими они были миллиарды лет назад.
Малые красные точки как возможная разгадка
Вместо прямого ответа на вопрос о происхождении сверхмассивных черных дыр James Webb обнаружил многочисленные небольшие и чрезвычайно красные объекты, получившие название Little Red Dots - малые красные точки.
Новое моделирование показало, что эти объекты могут быть непосредственно связаны с быстрым ростом черных дыр. По расчетам ученых, необходимые для этого условия естественным образом возникали в ранней Вселенной.
Исследователям не потребовалось вводить дополнительные экзотические механизмы или предполагать редкое совпадение обстоятельств. Это, по мнению авторов работы, позволяет объяснить, почему малые красные точки так часто встречаются в наблюдениях James Webb.
Полученные результаты таким образом связывают два явления - многочисленные малые красные точки и существование сверхмассивных черных дыр вскоре после Большого взрыва - с одними и теми же условиями ранней Вселенной.
