Учените се доближават до разрешаването на една от най-големите космически загадки

В продължение на години астрономите наблюдават мистериозни обекти, появили се малко след Големия взрив. Тези компактни структури, известни като малки червени точки, оставаха загадка, докато нови данни от рентгенов телескоп не разкриха феномен, който би могъл да промени разбирането ни за космическата еволюция.

Каква тайна крият червените точки в небето?

Откакто космическият телескоп „Джеймс Уеб“ започна мисията си за изучаване на ранната Вселена, изследователите започнаха да откриват необичайни структури, наречени „малки червени точки“ (LRD). На инфрачервените изображения те изглеждат като стотици компактни петна, разположени на огромни разстояния, които са приблизително дванадесет милиарда светлинни години от Земята. Учените смятат, че тези обекти са започнали да се формират приблизително шестстотин милиона години след Големия взрив, което ги прави ключови свидетели на ранните дни на нашия космос, съобщава ScienceAlert.

Интересното тук е, че те изглеждат червени в оптична светлина, но придобиват син оттенък в ултравиолетовата светлина. Природата на тези обекти отдавна е предмет на дебати.

Имаше няколко хипотези относно произхода им:

Една теория предполага, че „червените петна“ са светлина, излъчвана от области около свръхмасивни черни дупки, скрити от плътни облаци газ. Това предположение обаче не съвпада съвсем с появата на други свръхмасивни черни дупки от същата епоха, повечето от които не изглеждат скрити от газ. Други изследователи предполагат, че те са специален тип ранни галактики или активни галактически ядра (AGN), които се захранват от черни дупки. Имаше дори екзотична теория за съществуването на „звезди с черна дупка вътре“ или звезди с черна дупка и свръхмасивни звезди с дефицит на метал, които живеят бързо и умират млади по космическите стандарти.

Ето как изглеждат червените точки през обектива на JWST

Истински пробив се случи наскоро, когато международен екип от астрономи, анализирайки данни от рентгеновата обсерватория Chandra в сравнение с дълбоките изследвания на JWST, откри аномалия. Те откриха обект, наречен 3DHST-AEGIS-12014, разположен на осем милиарда светлинни години разстояние. За разлика от стотици други подобни обекти, този активно излъчва рентгенови лъчи. Тъй като подобно лъчение обикновено е характерно за акреционните дискове и струите от черни дупки, откритието предизвика сензация.

Астрономите от години се опитват да разберат какво представляват малките червени точки. Този единичен рентгенов обект може да ни позволи да свържем точките, коментира Рафаел Гвидинг от Института по астрономия „Макс Планк“ в Германия, който е и водещ автор на изследването.

Откритието на 3DHST-AEGIS-12014 предполага, че това е преходен обект, потвърждавайки съществуването на черна дупка в ядрото на подобни структури. Тя може да е липсващото звено между хипотетичните „звезди с черни дупки“ и гигантските черни дупки, които впоследствие са доминирали в ранната Вселена.

Художествена илюстрация на рентгеновото петно ​​3DHST-AEGIS-12014

Съавторката Анна де Грааф от Центъра за астрофизика към Харвард-Смитсониънския институт отбеляза: „Ако малките червени точки са бързо растящи свръхмасивни черни дупки, защо не излъчват рентгенови лъчи като другите подобни обекти? Намирането на червена точка, която изглежда различно, ни дава важна нова представа за това какъв може да е техният енергиен източник.“

Според откритията на учените, публикувани във Universe Today, този обект може да е в етап на еволюция, в който все още е потопен в газови облаци. В тези облаци обаче се появяват пролуки, които позволяват на рентгеновото лъчение да излиза.

Това обяснява защо интензитетът на емисиите на 3DHST-AEGIS-12014 се променя с течение на времето.

Ако потвърдим, че тази рентгенова точка е преходна форма, не само ще видим първия обект от този вид, но и ще можем за първи път да надникнем в сърцето на мъничка червена точка. Ще получим и убедителни доказателства, че растежът на свръхмасивни черни дупки е в основата, ако не на цялата, то поне на част от популацията на червените точки, казва Ханпу Лиу от Принстънския университет.

Въпреки че откритието дава много отговори, то повдига и нови въпроси относно формирането и жизнения цикъл на тези небесни тела. Някои теории предполагат, че обектът може да е заобиколен от невиждан досега от астрономите екзотичен прах.

За да потвърдят окончателно теорията за „преходната връзка“, учените планират да продължат наблюденията, за да получат повече данни за променливостта на активността на 3DHST-AEGIS-12014 и да докажат наличието на черни дупки в други подобни обекти.

Как учените изучават малките червени точки в космоса?

Едно от най-загадъчните открития на JWST бяха „малките червени точки“. Това са много компактни, изключително далечни и изненадващо ярки обекти, които телескопът започна да открива в голям брой в ранната Вселена. Те се появяват като малки червени точки на изображения от дълбокия космос.

Тяхното съществуване се превърна в основно предизвикателство за съвременната космология. Тези обекти се оказаха твърде ярки, компактни и масивни за толкова ранен период от историята на Вселената. Според класическите модели, големите галактики и свръхмасивните черни дупки не би трябвало да са се образували толкова бързо, пише списание Astronomy Magazine.

Учените използват няколко метода за изучаване на тези петна. Най-важният е спектроскопията, която позволява анализът на светлината, излъчвана от обектите. Тези спектри позволяват на учените да определят дали източникът на радиацията е звезда, газ, прах или активна черна дупка. Астрономите също така сравняват данните от JWST с рентгенови наблюдения от други обсерватории, включително рентгеновата обсерватория Chandra, както отбелязва Live Science.

Проблемът е, че „малките червени точки“ не се държат като типични активни галактически ядра. Те почти не излъчват рентгенови лъчи, въпреки че свръхмасивните черни дупки обикновено са мощни източници на рентгенови лъчи.

Каква е била нашата Вселена през първите си милиард години и кога са се появили червените точки?

Първите милиард години от съществуването на Вселената са били хаотичен и силно активен период. След Големия взрив Вселената първоначално се е състояла от гореща плазма. Впоследствие тя се е охладила достатъчно, за да се образуват първите атоми водород и хелий. Настъпват така наречените „тъмни векове“, представляващи епоха, когато звездите и галактиките все още не са съществували.

Приблизително 100 до 200 милиона години по-късно започват да се раждат първите звезди. Те са значително по-масивни от днешните звезди и се състоят почти изключително от водород и хелий. След това започват да се образуват първите галактики и черни дупки. През това време Вселената преминава през ера на космическа рейонизация, когато радиация от млади звезди постепенно „запалва“ околния газ. Именно през този бурен период започват да се появяват мистериозните „малки червени петънца“.

Какво е известно за телескопа Chandra?

Рентгеновата обсерватория Chandra представлява космически рентгенов телескоп на НАСА, считан за един от най-мощните инструменти за изучаване на горещата и изключително енергична Вселена. Той е изстрелян на 23 юли 1999 г. на борда на Space Shuttle Columbia като част от програмата „Големи обсерватории“ на НАСА, която включва още Hubble Space Telescope, James Webb Space Telescope и други орбитални телескопи. Основният фокус на Chandra е наблюдението на рентгеновото лъчение, генерирано в екстремни космически условия, според NASA.

За разлика от конвенционалните оптични телескопи, които работят с видима светлина, Chandra открива рентгеновите лъчи. Това лъчение се получава там, където температурите достигат милиони градуси по Целзий, както и в регионите с интензивна гравитация или магнитни полета. Ето защо телескопът се използва за изучаване на черни дупки, неутронни звезди, останки от свръхнови, активни галактически ядра и горещ газ в галактическите купове.

Конструкцията на Chandra се различава значително от традиционните телескопи. Рентгеновите фотони имат много високи енергии и не се отразяват просто от огледалата като обикновената светлина. Затова инженерите е трябвало да създадат специална система от четири чифта изключително гладки огледала, полирани почти до атомно ниво. Рентгеновите лъчи се плъзгат по повърхността под много малък ъгъл и едва след това се фокусират върху детекторите. НАСА сравнява това с куршум, рикоширащ от стена.

Телескопът работи в силно елиптична орбита около Земята. След изстрелването си, той е поставен в орбита с апогей от приблизително 140 000 километра и перигей от приблизително 10 000 километра. Тази траектория позволява на Chandra да остане далеч от радиационните пояси на Земята за продължителни периоди от време, което му позволява да провежда непрекъснати научни наблюдения.