Астрономы обнаружили звезду-черную дыру — объект, бросающий вызов физике

Международная команда астрономов, работающая с телескопом «Джеймс Уэбб», обнаружила в ранней Вселенной необычайно яркое красное пятно, которое не поддается объяснению в рамках стандартной звездной физики. Этот объект, получивший обозначение MoM-BH*-1, излучает энергию, в сотни миллиардов раз превосходящую мощность любой известной звезды, и при этом по размерам сопоставим с нашей Солнечной системой.

Такая колоссальная светимость характерна скорее для черных дыр, однако внешне объект напоминает гигантскую звезду. Его спектр содержит лишь водород и гелий, а также демонстрирует резкий излом Бальмера — признак плотного слоя газа, поглощающего часть излучения. Обычные звезды не могут производить столько энергии, поэтому ученые предположили, что перед ними нечто совершенно новое.

После серии модельных расчетов исследователи пришли к выводу, что источником энергии служит сверхмассивная черная дыра, окруженная чрезвычайно плотным газовым коконом без пыли. Плотность газа достигает 10¹¹ частиц на кубический сантиметр, а турбулентные скорости — 500 км/с. Такая конфигурация объясняет и необычный спектр, и отсутствие тяжелых элементов.

Объект, названный MoM-BH*-1, находится на расстоянии, соответствующем 660 миллионам лет после Большого взрыва. Это эпоха космической зари, когда формировались первые галактики и черные дыры. Открытие дает ключ к разгадке того, как сверхмассивные черные дыры массой в миллиард солнечных успевали вырасти за столь короткий срок.

Согласно одной из гипотез, черная дыра может расти с огромной скоростью, если она погружена в плотный газ, который экранирует излучение и позволяет преодолеть эддингтоновский предел. MoM-BH*-1, вероятно, представляет собой именно такую стадию — активного или затухающего сверхэддингтоновского аккреционного всплеска.

Примечательно, что если объединить свет этого объекта с излучением соседней галактики, расположенной на расстоянии 60 тысяч парсек, то получится спектр, в точности соответствующий загадочным «маленьким красным точкам» — многочисленным компактным объектам, которые JWST находит на ранних этапах эволюции Вселенной. Ранее их природа оставалась неясной, но теперь есть основания полагать, что многие из них скрывают аналогичные газоокутанные черные дыры.

Хотя модель требует дальнейшего уточнения, уже ясно, что открытие MoM-BH*-1 меняет представления о ранней Вселенной. Оно показывает, что рост сверхмассивных черных дыр мог происходить гораздо быстрее и эффективнее, чем считалось, а плотные газовые оболочки играют в этом процессе решающую роль. Дальнейшие наблюдения помогут выяснить, насколько распространены такие объекты и как они соотносятся с эволюцией галактик.