JWST знайшов «Скелю» — загадковий об’єкт у ранньому Всесвіті

17 вересня 2025 р. 20:22

17 вересня 2025 р. 20:22

Знайдення “Скелі”: астрономи переглядають природу найдавніших об’єктів Всесвіту.

Відбиток зорі-чорної діри, зроблений художником (не в масштабі). Таємничі крихітні точки світла, виявлені на зорі Всесвіту, можуть бути гігантськими сферами гарячого газу, настільки щільними, що виглядають як атмосфери типових зірок, які живляться за рахунок ядерного синтезу; однак замість термоядерного синтезу їх живлять надмасивні чорні діри в центрі, які швидко втягують матерію, перетворюючи її в енергію і випромінюючи світло. Фото: Т. Мюллер/А. де Граафф/Інститут астрономії імені Макса Планка

Нові дані телескопа Джеймса Вебба (JWST) змусили астрономів повністю переосмислити уявлення про ранній Всесвіт і процеси формування галактик.

З моменту запуску космічного телескопа JWST у 2022 році вчені почали фіксувати загадкові “маленькі червоні крапки” , що виявилися об’єктами з незвично високою масою та яскравістю для раннього Всесвіту. Ці структури виникли менш ніж через 700 мільйонів років після Великого вибуху , однак мали властивості, які більше відповідали зрілим галактикам , подібним до Чумацького Шляху. Спочатку дослідники вважали, що мають справу з надто швидко сформованими галактиками, але нові спектроскопічні дані поставили цю гіпотезу під сумнів.

Розкриття таємниці: поява “Скелі”

У липні 2024 року команда астрономів виявила об’єкт з унікальними спектральними характеристиками, який назвали “Скеля” . Він виявився найбільш екстремальним прикладом серед усіх відомих подібних джерел. “Нічне небо такої галактики було б сліпуче яскравим”, — зазначає Бінджі Ванг із Прінстонського університету. За його словами, “зірки формуються завдяки надзвичайним процесам, які ніколи раніше не спостерігалися” . Це відкриття було зроблене під час кампанії, що тривала близько 60 годин спостережень з використанням спектрометрії — методу, який дозволяє вимірювати світло на різних довжинах хвиль.

Об’єкт-аномалія та вогняний газовий кокон

“Скеля” виявилася не галактикою, а однією надмасивною чорною дірою , яка поглинає навколишню матерію з такою інтенсивністю, що утворюється вогненний газовий кокон . Цей кокон складається переважно з водню, нагрітого до високих температур, і саме його світло зафіксував телескоп. “Екстремальні властивості ‘Скелі’ змусили нас повернутися до креслярської дошки і придумати абсолютно нові моделі”, — пояснює Анна де Граафф з Інституту Макса Планка.

Чорні зорі і розривачі Всесвіту

Нова теорія: зірки-чорні діри

Згідно з дослідженням, опублікованим 12 вересня 2025 року в Astronomy & Astrophysics , деякі з “маленьких червоних крапок” можуть бути новим типом об’єктів — зорями з чорними дірами . Ці структури зовні схожі на звичайні зірки, але джерелом їхньої енергії є не термоядерна реакція , а акреція матерії чорними дірами . Джоел Лея з Пенсильванського університету зазначає: “Це дійсно елегантна відповідь. Ми думали, що це крихітна галактика, але насправді — одна гігантська холодна зірка.”

Ці зорі мають густу атмосферу , утворену газом, який нагрівається до світіння, поки падає на чорну діру. Світло, яке бачать астрономи, виходить саме з цієї атмосфери, а не від великої кількості звичайних зірок. Саме тому вони виглядають як компактні, але надзвичайно яскраві червоні джерела .

Зорі проти галактик

Це відкриття ставить під сумнів одне з основних припущень про швидкість формування галактик у ранньому Всесвіті. Якщо об’єкти, які вважалися зрілими галактиками, насправді є одиничними чорними зорями, то ранній Всесвіт міг бути зовсім іншим, ніж уявляли раніше. “Ці чорні зорі можуть бути першою фазою формування чорних дір, які ми бачимо в галактиках сьогодні”, — підкреслює Лея.

Новий погляд на ранній Всесвіт

Джерела червоного світла — холодні зірки

Характеристики світла, зафіксованого JWST, свідчать про низькотемпературний газ , схожий на той, що присутній у маломасивних, холодних зорях . Ці зорі випромінюють здебільшого у червоному та ближньому інфрачервоному діапазонах, недоступних для людського ока, але видимих для JWST. Лея пояснює: “Ці об’єкти мали стільки атмосфери, що їх не можна було пояснити як типові зорі у галактиках.”

Таке світіння дуже відрізняється від класичного гарячого випромінювання, яке зазвичай асоціюється з активними чорними дірами. Замість мільйонів градусів, що характерні для акреційних дисків, тут переважає холодна матерія , яка світиться м’яко і тьмяно.

JWST як машина часу

Завдяки інфрачервоній чутливості, JWST дозволяє астрономам зазирнути на 13,5 мільярдів років у минуле . Саме це дає змогу вивчати процеси, що відбувалися у Всесвіті, коли йому було всього кілька сотень мільйонів років. Астрономи продовжують виявляти нові об’єкти, які мають незвичну масу та яскравість , що не відповідає класичним моделям. “Всесвіт набагато дивніший, ніж ми можемо собі уявити”, — зізнається Лея.

Наукове значення та подальші дослідження

Переосмислення формування галактик

“Розривачі Всесвіту”, як неофіційно називають ці об’єкти, змінюють уявлення про те, як і коли виникали перші галактики . Якщо ці червоні крапки — не скупчення зірок, а окремі чорні зорі , то теорії еволюції галактик потребують перегляду з нуля . Це означає, що надмасивні чорні діри могли утворитися раніше і швидше , ніж передбачалося, ставши основою для майбутніх галактичних структур.

Наступні кроки: вивчення густини газу

Команда планує проаналізувати густину газу та силу світла цих об’єктів , щоб перевірити нову гіпотезу. Це дозволить зрозуміти, чи дійсно чорні зорі є проміжним етапом між формуванням першої матерії та появою повноцінних галактик. JWST продовжить спостереження за “червоними крапками”, що можуть утворити новий клас космічних об’єктів .

Висновок : у світлі нових даних, об’єкти типу “Скелі” демонструють, що природа раннього Всесвіту є набагато складнішою , ніж ми могли уявити. Це відкриття відкриває нову еру в астрономії — еру чорних зірок, які кидають виклик традиційним уявленням про формування світів.

Наука