Чорнодирні зорі: гібридний космічний об’єкт, який нарешті пояснює загадку «маленьких червоних цяток» JWST

Об'єкт: MoM-BH*-1

Конкретний об'єкт, який відкрив двері, отримав назву MoM-BH-1* („чорнодирна зоря номер один"). Його було виявлено в рамках програми „Mirage or Miracle" (MoM), що в перекладі означає „Міраж чи Диво" . Його властивості є надзвичайними:

• Вік: Спостерігається через 660 мільйонів років після Великого вибуху (червоне зміщення ~10+), що робить його найвіддаленішою чорнодирною зорею, знайденою на сьогодні .
• Маса центральної чорної діри: Приблизно 100 000 мас Сонця .
• Енерговиділення: Приблизно в 100 мільярдів разів яскравіше за будь-яку відому зорю — енергія, характерна для чорних дір, що активно поглинають речовину, а не для зоряного синтезу .
• Розмір: Оболонка з водню приблизно розміром із нашу Сонячну систему (~1000 а.о.) .
• Найглибший Бальмерів стрибок: Спектр показує надзвичайно сильний Бальмерів стрибок водню — найглибший, коли-небудь зафіксований у будь-якого об'єкта. Це виключило звичайні зорі як джерело світла і вказало на надзвичайно щільний, безпиловий водневий екран навколо чорної діри .
• Майже чистий водень/гелій: Світло об'єкта майже не показує ознак наявності металів (елементів, важчих за водень та гелій), що відповідає незайманому газу раннього Всесвіту .

Як його виявили: Випадковість у програмі „Міраж чи Диво"

Програма „Mirage or Miracle" (MoM) — це дослідження JWST, розроблене спеціально для роботи з „ризиковими" джерелами — об'єктами, які можуть виявитися або приголомшливим відкриттям („дивом"), або буденним імітатором („міражем"), наприклад, холодними зорями поблизу, що маскуються під далекі галактики .

Команда не полювала спеціально за чорнодирними зорями. Аналізуючи дані JWST, вони помітили надзвичайно яскраву червону цятку, спектр якої не вписувався у стандартні моделі зір чи галактик. Вона не мала ознак пилу, але демонструвала Бальмерів стрибок глибший, ніж дозволяла теорія для нормальних зір . Провівши моделювання — змінюючи масу чорної діри, щільність газу та геометрію — вони виявили, що єдиним сценарієм, який відповідає всім спостереженням, є центральна чорна діра масою ~100 000 сонячних мас, оточена ультращільною водневою оболонкою: чорнодирна зоря .

Чому це важливо: Розгадка таємниці „маленьких червоних цяток"

З початку роботи JWST у 2022 році він виявив сотні загадкових „маленьких червоних цяток" (little red dots) — компактних, надзвичайно червоних об'єктів у ранньому Всесвіті, які не піддавалися простій класифікації. Вони були надто червоними для звичайних зір, надто компактними для типових галактик, і їхня справжня природа була предметом гарячих дискусій .

MoM-BH*-1 є особливим, тому що це „оголена" чорнодирна зоря — вона існує практично сама по собі, а її рідна галактика надто тьмяна, щоб її можна було виявити. Це означає, що практично все спостережуване світло походить від самої чорнодирної зорі, даючи астрономам чистий, безперешкодний спектр центральної машинерії . Коли команда наклала спектр MoM-BH*-1 на спектр типової ранньої галактики, комбінований спектр дуже точно збігся з виглядом „маленьких червоних цяток" . Це вагомо свідчить про те, що **„маленькі червоні цятки