Загадкові об’єкти в ранньому Всесвіті, відомі як «малі червоні точки», виявилися не поодинокими світловими плямами, а частиною надзвичайно компактних галактик. До такого висновку дійшла команда астрономів після нового аналізу 217 таких об’єктів на знімках космічного телескопа Джеймса Вебба, про що повідомляє стаття в журналі Nature Astronomy та огляд на ресурсі Sci.News.
Що таке «малі червоні точки»
«Малі червоні точки» (little red dots, LRDs) — це крихітні, дуже віддалені від Землі червоні об’єкти, помічені в спостереженнях раннього Всесвіту. Як зазначають астроном Вуханьського університету Сюхен Дін (Xuheng Ding) та його колеги, їхня справжня природа і джерело випромінювання довгий час залишалися незрозумілими.
Попередні дослідження показували ознаки навколишньої речовини в ультрафіолетовому діапазоні, що могло натякати на наявність галактик. Але в оптичному діапазоні — тобто у світлі, яке бачать людські очі і яке краще відображає зоряну масу — таких чітких слідів майже не було.
Як астрономи шукали приховані галактики
Щоб розв’язати цю загадку, дослідники застосували метод складання зображень (image stacking) для 217 малих червоних точок. Цей підхід дозволяє об’єднати багато окремих слабких зображень в одне «усереднене», завдяки чому стає видно надзвичайно тьмяні структури, які інакше губляться в шумі.
У результаті команда виявила навколо LRDs слабке, але просторово розширене випромінювання. Подальше моделювання даних показало, що це випромінювання найкраще узгоджується з компактними галактиками, у яких активно утворюються нові зорі.
За цією інтерпретацією, самі малі червоні точки є надяскравими центральними джерелами — надмасивними чорними дірами в ядрах цих галактик. Іншими словами, LRDs — це активні галактичні ядра в дуже маленьких, але масивних системах.
Надзвичайно компактні галактики раннього Всесвіту
Згідно з оцінками, галактики, які «ховають» у собі малі червоні точки, мають сумарні маси, еквівалентні приблизно одному мільярду мас Сонця. При цьому їхні середні радіуси становлять лише близько 685 світлових років.
Це робить їх приблизно у 2,5 раза компактнішими за інші відомі зореутворювальні галактики подібної маси, що спостерігаються в тому ж періоді космічної історії. Тобто за відносно невеликого розміру в них зосереджено багато речовини та активне зореутворення, а в центрі — надмасивна чорна діра.
Таке поєднання характеристик допомагає пояснити, чому LRDs виглядали як окремі червоні точки: яскраве центральне джерело переважає, тоді як слабке світло «тіла» галактики довгий час залишалося непоміченим.
Що це означає для розуміння раннього Всесвіту
Автори роботи зазначають, що їхній аналіз дає перші прямі спостережні докази існування галактик-хазяїв малих червоних точок в оптичному діапазоні випромінювання. Це відкриває нове вікно на процес нарощування зоряної маси та формування структур у перший мільярд років після Великого вибуху.
Результати свідчать, що вже в дуже ранньому Всесвіті існували компактні, інтенсивно зоряні галактики з надмасивними чорними дірами в центрах. Подальші спостереження за допомогою телескопа Джеймса Вебба мають допомогти краще зрозуміти, як такі системи виникали і як вони еволюціонували в напрямку до сучасних галактик.