Астрофизики объяснили механизм превращения «маленьких красных точек» в голубые
«Маленькие красные точки», обнаруженные космической обсерваторией «Джеймс Уэбб», давно привлекают внимание астрономов. Правда, понять что за ними скрывается, до сих пор не удалось. Авторы нового исследования предложили неожиданное объяснение: возможно, красный облик таких объектов — лишь промежуточный этап их эволюции, а со временем они заметно меняют свои свойства.
«Маленькими красными точками» (little red dots, LRD) называют очень компактные источники излучения, которые астрономы находят на больших красных смещениях — то есть в очень молодой Вселенной. Многие из них существовали, когда космосу было меньше полутора миллиардов лет. Их спектры выглядели необычно: в оптической части они скорее красные, но часто показывают широкие линии водорода — признак быстрого движения газа рядом с активно поглощающей вещество черной дырой.
При этом многие LRD неожиданно слабо излучают в рентгеновском и радиодиапазонах, а их природа остается предметом споров. Предполагается, что они могут быть как очень компактными галактиками, так и растущими черными дырами в плотных газовых коконах. Но есть и другие альтернативные объяснения.
Позже исследователи выделили похожую популяцию компактных объектов с более голубым спектром — «маленькие голубые точки» (little blue dots, LBD). Было неясно, связаны ли эти два типа источников между собой или это разные системы. Теперь астрофизики показали, что различие может быть эволюционным.
Цзыхао Ван (Zihao Wang) и Кохэй Инаеси (Kohei Inayoshi) из Токийского университета (Япония) разработали модель, в которой быстро растущая черная дыра окружена плотной, объемной газовой оболочкой, а в той же центральной области продолжается образование звезд. Пока оболочка получает достаточно газа, она скрывает аккреционный диск и перерабатывает его излучение. Вот почему источник выглядит красным.
Ситуация меняется, когда приток вещества ослабевает. Например, из-за звездообразования или обратной связи. Оболочка теряет поддержку и сжимается за счет механизма Кельвина — Гельмгольца: она постепенно теряет тепловую энергию и становится компактнее. Центральный аккреционный диск оказывается все менее скрытым, а в спектре растет доля его голубого излучения.
По расчетам, переход не должен быть мгновенным. В зависимости от того, как эффективно черная дыра воздействует на окружающий газ и насколько хорошо оболочка удерживает вещество, смена фазы может занимать примерно от пяти до 50 миллионов лет. Есть, вероятно, и промежуточный этап: прежде чем источник станет голубым, его спектральные цвета должны пройти через еще более красное состояние.
Проверить эту модель можно с помощью новых наблюдений. Если «Уэбб» обнаружит достаточно объектов с промежуточными свойствами между красными и голубыми точками, это станет весомым аргументом в пользу того, что они представляют собой разные этапы развития одних и тех же объектов.
Число таких переходных систем по отношению к обычным LRD также позволит оценить, насколько сильно растущие черные дыры влияют на окружающий газ, а также как долго он способен оставаться рядом с ними. Значит, необычные цвета маленьких точек могут помочь проследить, как в юной Вселенной зародыши будущих сверхмассивных черных дыр набирали массу. Результаты исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv.org.
Telegram 
Дзен 
VK 
