JWST: загадочные «красные точки» оказались промежуточными черными дырами
Космический телескоп James Webb (JWST) обнаружил во Вселенной класс объектов, получивших название Little Red Dots (LRD) — «маленькие красные точки». Они представляют собой компактные источники с необычным спектром, который не встречается ни у одного известного типа галактик или активных ядер (AGN). Природа LRD долгое время оставалась загадкой, однако новая научная работа предлагает элегантное объяснение.
Группа астрофизиков провела параллели между LRD и двумя хорошо изученными явлениями в звездной астрофизике: Великим извержением Эта Киля в 1837–1856 годах и сверхновыми типа IIn. В обоих случаях мощные выбросы вещества создают плотную околозвездную оболочку, которая перехватывает излучение центрального источника. Ученые предполагают, что LRD устроены аналогично.
Согласно модели, центральная машина LRD генерирует истечения, которые формируют вокруг себя медленный, но очень плотный ветер. Этот ветер простирается на огромные расстояния и обладает такой высокой оптической толщиной, что внутри него образуется псевдофотосфера. Она скрывает центральный источник и проявляется как чернотельное излучение. Энергию системе дает излучение погребенной машины.
Помимо медленного ветра, центральная машина может запускать быстрые потоки, которые сталкиваются с уже существующей оболочкой, порождая ударные волны. Спектральные линии формируются в ветре над фотосферой: электронное рассеяние и поглощение в комковатой (ионизованной и нейтральной) среде объясняют широкие крылья и P-Cygni профили.
Ключевой вывод работы касается массы центрального объекта. Ранее считалось, что LRD могут быть «переутяжеленными» сверхмассивными черными дырами (SMBH). Однако анализ доплеровского уширения линий привел бы к нереалистичным массам. Авторы предлагают другой подход: используя аргумент о скорости убегания, они оценивают массу типичного LRD менее 10^5 масс Солнца.
Отсутствие переменности и низкая гравитация на поверхности фотосферы дополнительно указывают на промежуточную массу порядка 10^3–10^6 солнечных. При этом светимость этих объектов исключительно высока: отношение болометрической светимости к эддингтоновскому пределу превышает 5, что характерно для супер-эддингтоновской аккреции. Таким образом, LRD, вероятно, представляют собой сверхмассивные звезды или промежуточные черные дыры, работающие на пределе возможностей.
Новая модель предлагает также сценарий эволюции LRD. По аналогии со сверхновыми IIn, производство пыли в оболочке может знаменовать начало классической фазы активного ядра галактики. Со временем LRD могут стать зародышами будущих сверхмассивных черных дыр. Тем самым работа дает самосогласованное объяснение всему жизненному циклу этих интригующих объектов — от их укрытия в плотном газе до превращения в семена гигантских черных дыр.
