Kai 2022 metais astronomai pirmą kartą pamatė „Jameso Webbo“ teleskopo nuotraukas, tamsiame kosmose išryškėjo smulkūs raudoni taškai. Ankstesnis „Hubble“ teleskopas jų nefiksavo, o naujasis instrumentas parodė juos aiškiai ir gausiai. Iškart kilo klausimas, kas tai per objektai, nes įprastos hipotezės neveikė.
Iš pradžių manyta, kad tai gali būti neįprastai tankios galaktikos su milžinišku žvaigždžių kiekiu. Kiti svarstė, jog tai aktyvūs galaktikų branduoliai, pasislėpę už dulkių sluoksnio. Tačiau nė vienas paaiškinimas neatitiko visų stebimų požymių. Taip atsirado nauja paslaptis, kurią reikėjo spręsti.
Šie taškai buvo pavadinti „LRD“ mažos raudonos dėmelės. Jie spindi daugiausia vidurinių infraraudonųjų spindulių ruože, todėl senesni teleskopai jų tiesiog nematė. „Jameso Webbo“ teleskopas atvėrė tarsi naują stebėjimų langą į ankstyvą visatą. Dėl to mokslininkai suprato, kad susidūrė su iki tol nepažintu reiškiniu.
Šviesa iš labai toli
„LRD“ yra taip toli, kad jų šviesa iki Žemės keliavo apie 12 mlrd. metų. Vadinasi, matome laiką, kai visatai tebuvo maždaug 1,8 mlrd. metų po Didžiojo sprogimo. Tai era, kai galaktikos dar tik sparčiai formavosi ir augo. Kiekvienas toks objektas yra tarsi žvilgsnis į kosmoso vaikystę.
2024 metais tarptautinė komanda, vadovaujama Annos de Graaff iš Maxo Plancko instituto, ėmėsi šių objektų analizės. Programoje „RUBIES“ beveik 60 valandų rinkti 4 500 tolimų galaktikų spektrai. Tarp jų rasta 35 „LRD“, o dalis pasirodė ypač ekstremalūs. Vienas iš jų tapo pagrindiniu tyrimo akcentu.
Objektas, kuris netelpa į modelius
Ypatingasis objektas gavo vardą „The Cliff“ ir yra maždaug 11,9 mlrd. šviesmečių atstumu. Jo spektre matomas Balmerio šuolis buvo dvigubai stipresnis nei bet kuriame kitame žinomame šaltinyje tokioje didelėje raudonojo poslinkio zonoje.
Taip pat užfiksuotos plačios vandenilio ir helio emisijos linijos, beveik be metalų pėdsakų. Aplinkinis dujų apvalkalas juda apie 1 500 kilometrų per sekundę greičiu. Bandant pritaikyti įprastus modelius, paremtus maždaug žvaigždžių populiacijomis, gauti rezultatai visiškai neatitiko stebėjimų.
Jei „The Cliff“ būtų tik žvaigždžių dominuojama galaktika, jos masė būtų neįtikėtinai suspausta mažame tūryje. Tokiu tankiu žvaigždės turėtų dažnai susidurti, o tai generuotų ryškius rentgeno signalus. Tačiau rentgeno spinduliuotės neaptikta, todėl aišku, kad trūksta esminės dalies.
Juodosios skylės žvaigždės idėja
Tyrėjai pasiūlė naują paaiškinimą, vadinamą „juodosios skylės žvaigždės“ modeliu. Centre turėtų būti supermasyvi juodoji skylė su akrecijos disku, o ją apgaubia tankus vandenilio dujų kokonas. Būtent dujos, o ne dulkės, turėtų suteikti stiprų paraudimą ir išskirtinį Balmerio šuolį. Šis modelis daug geriau atitinka keistą „The Cliff“ spektrą.
Skaičiuojama, kad centrinė juodoji skylė gali turėti apie 10 mln. Saulės masių ir ryti medžiagą greičiau nei leidžia teorinė Eddingtono riba. Dar vieno panašaus objekto, pavadinto „MoM BH star 1“, atradimas rodo, kad tai nėra vienkartinė anomalija.
Jo spektras beveik identiškas, nors objektas dar tolimesnis, todėl kalbama apie galimą naują kosminių objektų klasę. Jei tai pasitvirtins, mūsų supratimas apie ankstyvų supermasyvių juodųjų skylių augimą turės keistis iš esmės.
