Астрономы приблизились к доказательству существования квазизвезд

После запуска космического телескопа «Джеймс Уэбб» в 2021 году астрономы получили возможность заглянуть в самую раннюю эпоху истории Вселенной — первый миллиард лет после ее рождения. Именно тогда заметили странные объекты, которые сразу выбились из привычной картины. Они выглядели как очень компактные, яркие и при этом красные источники света. В современной Вселенной ничего похожего рядом с нами нет.

Объекты получили неофициальное название «маленькие красные точки» (Little Red Dots). Первые попытки объяснить их природу сводились к двум версиям. Одни ученые предполагали, что перед ними сверхмассивные черные дыры, окруженные плотными облаками пыли. Другие считали их галактиками с аномально высокой плотностью звезд. Однако спектр излучения, который фиксировал телескоп, плохо вписывался в обе гипотезы.

Когда телескоп «Джеймс Уэбб » смотрел на эти «маленькие красные точки», он видел не просто яркость, а то, как именно распределен свет. Регистрировал излучение внешней оболочки (поверхности излучающей газовой сферы). Ученые сравнивают это с «отпечатком пальца» объекта.

У звезд этот «отпечаток» очень ровный. Звезда светит как один цельный раскаленный шар — у нее есть поверхность, и свет излучается почти одинаково на разных длинах волн. Поэтому спектр выглядит гладким, без резких всплесков.

У галактик все иначе. Галактика — это своего рода «смесь» из звезд, облаков газа, пыли и часто черной дыры в центре. Каждый из этих компонентов светит по-своему. В результате спектр получается неровным, с множеством пиков и провалов.

Проанализировав спектр излучения «маленьких красных точек», исследователи заметили, что он слишком «аккуратный»: словно телескоп смотрит на одну огромную звезду, а не на сложную систему из миллиардов объектов.

Поэтому «маленькие красные точки» очень быстро стали одной из главных загадок эпохи «Джеймса Уэбба» — первой крупной аномалией, которая показала, что ранняя Вселенная могла быть устроена совсем не так, как ожидали специалисты.

В начале 2025 года международная группа астрономов под руководством Анны де Грааф (Anna de Graaff) из Гарвардского университета в США выдвинула альтернативную гипотезу. Ученые предположили, что «маленькие красные точки» — не галактики и не привычные черные дыры, а гигантские газовые сферы, внутри которых скрывается активно растущая черная дыра, так называемые квазизвезды. 

Механизм их свечения иной, чем у обычных звезд. В отличие от обычных светил, питающихся за счет ядерного синтеза в своих ядрах, энергия квазизвезды, предположительно, поступает из материала, падающего в черную дыру. То есть вещество из огромной газовой оболочки падает на центральную черную дыру, и в процессе этого высвобождается колоссальное количество энергии. 

Эта энергия раскаляет окружающий газ, заставляя весь «шар» светиться: суммарная светимость может превышать солнечную в миллиарды раз. В итоге наблюдается объект, внешне похожий на звезду, но работающий на принципиально другой «фабрике энергии».

Теперь, проанализировав самую большую на сегодня выборку из более чем сотни «маленьких красных точек», команда де Грааф пришла к выводу, что модель с квазизвездой лучше всего объясняет эти объекты. 

Астрономы изучили, как меняется яркость света от «маленьких красных точек» при разных частотах, и поняли, что спектр их излучения почти идеально соответствует излучению так называемого абсолютно черного тела — воображаемой идеальной поверхности, способной полностью поглощать падающее на нее электромагнитное излучение и при этом испускать излучение любой частоты. Речь идет о форме спектрального распределения (спектральная плотность энергии), а не о том, что объекты физически представляют собой идеальные черные тела. 

Иными словами, спектр излучения «маленьких красных точек» похож на спектр излучения звезды и отличается от «пиковых» спектров галактик, где свет испускается множеством отдельных источников.

В сентябре 2025-го де Грааф и ее коллеги открыли объект из группы «маленьких красных точек», выделяющейся особенно резким пиком излучения на определенной частоте, который никак не удавалось объяснить ни стандартными моделями галактик, ни моделями черных дыр. Речь идет об источнике RUBIES-UDS-154183. Этот случай стал еще одним аргументом в пользу новой гипотезы.

Однако самый сложный вопрос — как окончательно доказать, что в центре этих светящихся шаров действительно скрывается черная дыра? Ученые напрямую не наблюдают саму квазизвезду и не видят, что происходит внутри нее. Центр объекта закрыт очень плотной газовой оболочкой, которая непреодолима для видимого света.

Главный аргумент — колоссальная яркость, которую трудно объяснить без участия черной дыры. Объект поглощает вещество и в процессе этого выделяется огромное количество энергии, которое нагревает окружающий газ. В результате газовая оболочка разогревается и начинает светиться, как огромный шар.

Один из способов подтвердить природу объекта — изучить, как меняется его яркость со временем. Активно питающиеся черные дыры часто «мерцают» — их яркость может меняться в течение месяцев или даже дней. Но для «маленьких красных точек» таких быстрых вариаций яркости обычно не находят. На текущий момент автором исследования доступно слишком мало времени для наблюдений на телескопе «Джеймса Уэбба, чтобы можно было отследить долгосрочные изменения.

В этом случае на помощь астрономам пришел эффект, предсказанный теорией относительности Эйнштейна — гравитационное линзирование. 

Исследовательская группа под руководством Фенву Сана (Fengwu Sun) из Гарвардского университета обнаружила одну из «красных точек», свет от которой на пути к Земле был искривлен и усилен гравитацией массивной галактики, оказавшейся на линии наблюдения. Эта гравитационная линза помогла создать четыре отдельных изображения одного и того же объекта. Поскольку свет шел до нашей планеты разными путями, ученые получили четыре «снимка» яркости в разные моменты времени.

Эти данные показали изменения яркости, напоминающие пульсации звезд, но с куда большей шириной колебаний. Такой результат снова согласуется с моделью квазизвезд.

Правда, некоторые эксперты предупредили, что к результатам исследования команды де Грааф следует относиться с осторожностью. По мнению специалистов, вариации яркости можно объяснить и другими причинами, а данных пока недостаточно для окончательного вывода.

Подробнее с работой де Грааф и ее коллег можно ознакомиться в статье, выложенной на сайте препринтов Корнеллского университета.

Игорь Байдов

646 статей

Автор публикует материалы по астрономии, археологии и палеонтологии. В текстах освещает современные открытия, теории и ключевые находки, представляя актуальные данные в научно-популярном формате.

Показать больше

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram