И звезда, и черная дыра: в космосе нашли малоизученный объект
Международная группа ученых с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» впервые изучила объект, сочетающий в себе свойства черной дыры и звезды. Эта категория тел, известная как «звезды с черной дырой» (black hole stars), до этого существовала только в теоретических моделях. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Объект, получивший название MoM-BH*-1, по размерам сопоставим с гигантской звездой: его оболочка простирается на расстояние, сравнимое с размерами Солнечной системы. При этом он излучает примерно в 100 млрд раз больше энергии, чем любая известная звезда, что делает его более похожим на черную дыру.
Объект расположен в созвездии Кита более чем в 10 млрд световых лет от Земли и, по расчетам ученых, сформировался на раннем этапе развития Вселенной — через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва.
Ученые предполагают, что MoM-BH*-1 представляет собой чрезвычайно плотное облако газа, источником энергии которого служит не обычный ядерный синтез, а находящаяся в центре черная дыра.
«Мы полагаем, что в центре находится черная дыра массой примерно в 100 000 раз больше массы Солнца. Вокруг нее располагается огромная газовая оболочка, напоминающая поверхность звезды размером с Солнечную систему. Это действительно колоссальный объект», — отметил соавтор исследования Рохан Найду в пресс-релизе Массачусетского технологического института (MIT).
Изначально исследователи использовали телескоп «Джеймс Уэбб» для поиска наиболее удаленных галактик. При изучении полученных изображений они заметили источник, резко выделявшийся среди остальных объектов — чрезвычайно яркую красную точку.
Сначала ученые предположили, что красный цвет объекта объясняется окружающим его облаком пыли, однако спектральные данные не подтвердили эту гипотезу. Ученые обратили внимание и на то, что в спектре отсутствовали признаки металлов и других химических элементов, за исключением водорода и гелия.
«Мы начали задаваться вопросом: может ли объект быть настолько красным, если он состоит только из водорода и вокруг него нет пыли? К нашему удивлению, оказалось, что это возможно, если источник скрыт за чрезвычайно плотным слоем водорода — настолько плотным, что он скорее напоминает поверхность гигантской звезды, чем разреженную межзвездную туманность», — отметил соавтор исследования Роберт Симко.
Кроме того, несмотря на необычную интенсивность света, на некоторых длинах волн его излучение почти полностью исчезало. Это явление называется бальмеровским скачком. Обычно этот признак связывают с плотным газом в атмосферах звезд возрастом в несколько сотен миллионов лет, который поглощает фотоны. Подобная особенность, например, наблюдается у Веги — одной из самых ярких звезд ночного неба.
Ученые предположили, что внутри чрезвычайно плотной водородной оболочки скрывается мощный источник энергии. Такая модель объясняет как бальмеровский скачок, из-за которого часть излучения поглощается, так и почти полное отсутствие в спектре элементов тяжелее водорода и гелия. Затем исследователи рассмотрели вариант, при котором источником энергии служит активно поглощающая вещество черная дыра, и стали менять ее массу и другие параметры, сопоставляя результаты моделирования с наблюдениями.
Если MoM-BH*-1 действительно является «звездой с черной дырой», открытие может помочь объяснить природу так называемых «маленьких красных точек» (little red dots), которые встречаются почти на каждом снимке дальнего космоса «Джеймса Уэбба».
