• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
9 февраля, 12:03
Илья Гриднев
6
1,0 тыс

«Маленькие красные точки» оказались черными дырами прямого коллапса

❋ 4.7

Астрофизики построили модель, согласно которой «маленькие красные точки», загадочные плотные объекты в ранней Вселенной, — это черные дыры, возникшие сразу из газовых облаков и миновавшие длительную стадию звездной эволюции. Именно сценарий прямого коллапса объяснил аномально высокую массу небесных тел и отсутствие у них рентгеновского излучения.

Изображение «маленькой красной точки», полученное телескопом «Джейс Уэбб» / © NASA, ESA, CSA, J. Matthee (ISTA), R. Mackenzie (ETH Zurich), D. Kashino (National Observatory of Japan), S. Lilly (ETH Zurich)

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» создавали для изучения объектов, возникших вскоре после Большого взрыва. В эту эпоху оптика аппарата зафиксировала множество необъяснимых источников света, которые астрономы назвали «маленькими красными точками». Объекты обладали крошечными размерами (менее 100 парсек), но слишком ярко светились.

Специалисты предполагали, что это компактные галактики с активным рождением звезд или квазары, в центрах которых — обычные сверхмассивные черные дыры. Однако обе версии противоречили устоявшимся теориям, так как для формирования подобных объектов требовалось значительно больше времени.

«Маленькие красные точки» появились, когда Вселенной было всего несколько сотен миллионов лет, но весили как миллионы Солнц. Стандартная модель не могла объяснить столь высокую скорость роста, для превращения звездных остатков в сверхмассивные гиганты просто не хватило бы времени. Другая странность заключалась в том, что активные черные дыры обычно излучают мощный рентгеновский сигнал, а «маленькие красные точки» в этом диапазоне молчали.

Команда астрофизиков из Гарварда в свежей статье пришла к выводам, что загадочные объекты появились путем прямого коллапса газовых облаков плотного водорода. Результаты опубликовали на сервере препринтов arXiv и отправили на рецензирование в журнал Nature.

Астрофизики разработали детальное радиационно-гидродинамическое моделирование. Они рассчитали, как ведут себя облака холодного газа при падении на зародыш черной дыры. Симуляция отслеживала движение материи и влияние излучения на окружающую среду. Модель показала образование экстремально плотной оболочки, которая поглощает высокоэнергетические лучи и перерабатывает их в свет других диапазонов.

Затем исследователи преобразовали компьютерные расчеты в спектр, который увидел бы телескоп с учетом красного смещения. Полученный график сравнили с реальными данными наблюдений типичного представителя «красных точек» — объекта RUBIES-EGS 42046. Этот источник света находится на расстоянии, которое соответствует ранней эпохе развития космоса. Его спектр содержал странные особенности: слабый рентгеновский сигнал и линии тяжелых элементов при полном отсутствии признаков рождения новых звезд.

Виртуальная модель «черной дыры прямого коллапса» почти идеально совпала с наблюдениями телескопа, расхождения составили менее 10%. Модель воспроизвела уникальную V-образную форму спектра и наличие линий тяжелых элементов без привлечения гипотез о звездах. Расчеты доказали, что телескоп видел плотную завесу газа, за которой скрывается быстрорастущий гигант.

Как выяснили исследователи, большое количество газа поглощает энергию и переизлучает ее в инфракрасном диапазоне, что и придает объектам характерный красный цвет. Расчеты подтвердили: телескоп видит процесс рождения массивных черных дыр, которые возникают сразу из газа и обходят временные ограничения стандартного сценария.

Открытие разрешило один из парадоксов современной космологии — проблему «тяжелых зародышей». Астрофизики показали, как сверхмассивные черные дыры в ранней Вселенной могли не тратить время на медленную эволюцию, а возникнуть быстро и эффективно. Теперь наука получила наблюдательное доказательство, подкрепленное сильной теоретической моделью, как именно сформировались гравитационные монстры в центрах большинства галактик.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Автор материалов на стыке разных областей знания — от археологии и палеонтологии до физики и технологий. Интересуется тем, как работает мир, и рассказывает об этом понятно и увлекательно.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
12 февраля, 07:52
Адель Романова

Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.

12 февраля, 11:41
Александр Березин

На наземные растения, в основном деревья, приходится 80 процентов всей биомассы Земли, 450 миллиардов тонн сухого углерода и более двух триллионов тонн «живого веса». Поэтому идея сажать новые леса для связывания СО2 из атмосферы долго казалась логичной. Новые данные показали, что реальность заметно сложнее.

13 февраля, 13:18
Игорь Байдов

Приблизительно 4,5 тысячи лет назад в Британии произошла быстрая и масштабная смена населения. Неолитические народы, построившие Стоунхендж и большинство других памятников, практически исчезли, их заменили представители другой культуры. Долгое время археологи спорили, откуда пришли новые люди, которым так быстро удалось покорить остров. Ответ нашла международная команда генетиков.

12 февраля, 07:52
Адель Романова

Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.

12 февраля, 08:19
Полина Меньшова

«Любить лишь можно только раз», — писал поэт Сергей Есенин, а герои культовых сериалов приходили к выводу, что «настоящая» влюбленность случается в жизни максимум дважды. Однако ни один из этих тезисов не подкреплен научными данными. Американские исследователи подошли к вопросу иначе: опросили более 10 тысяч человек и вывели среднее число сильных влюбленностей, возможных в течение жизни.

11 февраля, 09:44
ПНИПУ

17 февраля 2026 года произойдет первое в этом году солнечное затмение, которое будет иметь кольцеобразный тип. Ученый Пермского Политеха Евгений Бурмистров рассказал, почему февральское затмение не похоже ни на одно другое, когда его ожидать и кому посчастливится стать свидетелем редчайшего «огненного кольца».

12 февраля, 07:52
Адель Романова

Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.

28 января, 10:50
Игорь Байдов

Международная команда палеонтологов описала новый вид динозавра размером с крупную современную птицу. Он носил на голове плотный костяной нарост, который эти животные, возможно, использовали для внутривидовых разборок. Находка показывает, что даже мелкие хищники мелового периода могли решать конфликты не только когтями и зубами, но и ударами головой.

26 января, 14:26
Александр Березин

Образцы грунта, взятые астронавтами полвека назад, вложили еще один важный кирпич в здание научной картины мира: гипотеза о том, что Земля исходно была сухой, не стыкуется с фактами. Похоже, идею о невозможности сохранения большого количества воды на «теплых» планетах придется пересмотреть.

[miniorange_social_login]

Комментарии

6 Комментариев
Окопы ПМВ
5 дней назад
-
1
+
А быстро у них получается. Построили модель и теория спасена. Да ещё и открытие совершили. По-видимому получат Нобелевскую премию. Одно радует. Это всего лишь модель, которых ещё сотня будет. И очередная гипотеза, которая никогда не будет проверена и подтверждена.
Юрий Багов
5 дней назад
-
0
+
"как ведут себя облака холодного газа при падении на зародыш черной дыры". Так все-таки зародыш чд нужен? Тогда это не прямой коллапс. Ждем результаты рецензии Nature. Возможно им ответят, что недостаточно бредово - необходимо добавить побольше темных аксионов и тирлямпампанции
    Sam Dowson
    5 дней назад
    -
    0
    +
    Юрий, формирование зародыша как промежуточного продукта тоже через прямой коллапс считается теоретически обоснованным ранее (ссылки 25-27), поэтому авторы принимают его как начальное условие и в своей статье не рассматривают.
    +
      ещё комментарии
      Юрий Багов
      5 дней назад
      -
      0
      +
      Sam, нет в списке литературы не ссылаются на механизмы прямого коллапса облаков. #25 опирается на Collapse of a Rotating Supermassive Star to a Supermassive Black Hole: Analytic Determination of the Black Hole Mass and Spin Stuart L. Shapiro 1,2 and Masaru Shibata , что тоже не прямой коллапс. Посмотрим за этим нагромождением гипотез на гипотезу. Во всяком случае, остается вопрос, почему некая широкая область может внезапно коллапсировать в обьект 10*5 М. А почему не в 10*6? Или не в 10*7 ? Или не в 10*8? А потому что гладиолус, точнее подгонка. Как и вся lambdaCDM, ЛСД-М )
        Sam Dowson
        4 дня назад
        -
        0
        +
        Юрий, проблема в том, что нет единой статьи про переход газового облака сразу в ЧД. Он описан в разных статьях поэтапно. Да, получается "ссылка на ссылке", но так почти везде в таких вопросах. К примеру: Этап 1: Коллапс облака в сверхмассивную звезду (СМЗ) Latif, M. A., et al. 2013, MNRAS, 436, 2989 DOI: 10.1093/mnras/stt1766 arXiv: 1309.1097 "We follow the collapse of primordial gas in atomic cooling haloes [...] The gas collapses monolithically without fragmentation and forms a central object with mass ≈ 10⁵ M☉ at z ≈ 15." Симуляция заканчивается на стадии газового ядра массой ~10⁵ M☉, но авторы не моделируют его превращение в ЧД. Они лишь констатируют: "The central object is expected to form a supermassive star which will later collapse to a black hole." Этап 2: Коллапс СМЗ в ЧД (ОТО-симуляции) Reisswig, C., et al. 2013, Phys. Rev. Lett., 111, 151101 DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.151101 arXiv: 1307.8048 "We perform general-relativistic hydrodynamics simulations of the collapse of a supermassive star with initial mass M = 5×10⁵ M☉ [...] The star collapses directly to a black hole without fragmentation or significant mass loss." link.aps.org Это работа, которая симулирует сам момент коллапса СМЗ в ЧД. Но она начинает с готовой СМЗ, не с газового облака. Почему именно 10⁵ M☉: считается, что облака меньшей массы фрагментируются на более мелкие с образованием звезд, облака большей массы встречаются статистически редко в ту эпоху.
      Юрий Багов
      5 дней назад
      -
      0
      +
      Sam, а вот эта свежая работа поверх тех старых про чд из быстро вращающихся звезд III населения, говорит, что это редкое событие https://arxiv.org/html/2408.08352v1 The formation of black holes from rapidly accreting supermassive stars is not trivial: Simulations of thermonuclear pulsations and explosions
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно