Телескоп Джеймса Вебба зафіксував загадковий спалах у «порожньому» космосі

15 жовтня 2026 р. 12:01

15 жовтня 2026 р. 12:01

У добре дослідженій ділянці неба в сузір’ї Печі (Fornax), де астрономи роками не бачили нічого особливого, телескоп Джеймса Вебба (JWST) виявив загадковий сигнал. У крихітному фрагменті знаменитого поля Hubble Ultra Deep Field (HUDF) він двічі зафіксував яскраву інфрачервону емісійну лінію, хоча на всіх попередніх зображеннях з Hubble і JWST у цьому місці не видно жодного об’єкта. Про це повідомляє ScienceAlert .

Найкраще вивчена ділянка неба знову дивує

HUDF — одна з найдетальніше досліджених ділянок неба. Космічний телескоп Габбла спостерігав її понад 270 годин , зібравши зображення майже 10 000 галактик на відстанях у мільярди світлових років. Після запуску JWST природним кроком було спрямувати його чутливі інфрачервоні інструменти в той самий регіон, щоб побачити ще слабші й віддаленіші об’єкти.

Нові спостереження показали, що навіть у такій добре вивченій ділянці можуть ховатися сюрпризи. В одному крихітному куточку поля JWST зафіксував дивний сигнал — і зробив це двічі з інтервалом майже три місяці. Водночас на всіх інших знімках, включно з архівними даними JWST і Hubble, у цій точці не видно нічого.

Це не обов’язково означає, що там справді «порожньо». Можливо, там є надто тьмяний об’єкт, який на короткий час вивільнив потужний спалах. Але наразі природа цього сигналу залишається загадкою.

Як спектроскопія допомагає шукати невидимі об’єкти

Зазвичай, коли ми дивимося в оптичний телескоп, бачимо зображення, сформоване світлом, зібраним дзеркалом. HUDF — це саме така композиція знімків, зроблених через різні фільтри, кожен з яких пропускає певний діапазон довжин хвиль.

Однак деякі телескопи можуть не лише фотографувати, а й розкладати світло на спектр — подібно до призми, яка розщеплює біле світло на веселку, але з набагато більшою точністю. У спектрі стають помітними тонкі особливості, які важко розгледіти на звичайному зображенні.

Якщо зібрати все світло від Сонця, воно виглядатиме білим. Але в спектрі видно темні лінії — це довжини хвиль, які поглинули атоми в сонячній атмосфері. Інші об’єкти, навпаки, дають яскраві лінії, коли атоми чи молекули випромінюють енергію на певних довжинах хвиль. Такі лінії називають емісійними.

Астрономи використовують техніку спектроскопії, щоб за цими лініями визначати хімічний склад та інші властивості космічних об’єктів.

Незвичний експеримент з майже відкритими «шторками»

Астрофізик Мейсон Габерті (Mason Huberty) з Університету Міннесоти та його колеги вирішили використати спектроскопію JWST нетиповим способом. Замість того щоб вивчати вже відомі об’єкти, вони перевірили, чи може ближній інфрачервоний спектрограф NIRSpec стати інструментом для пошуку ще не відкритих джерел.

Зазвичай астрономи спершу обирають цілі за попередніми зображеннями, а потім налаштовують крихітні шторки інструмента так, щоб світло від цих об’єктів потрапляло в спектрограф. Метод ефективний, але має обмеження: потрібно заздалегідь знати, де саме розташована ціль.

Команда Габерті зробила майже протилежне. Вони відкрили майже всі шторки, закривши лише ті, що перекривали відомі ближчі об’єкти, ідентифіковані за даними Hubble, аби їхнє світло не псувало спектри. Потім вони розклали зібране світло на спектри й шукали в даних емісійні лінії.

Експеримент провели двічі — у серпні та листопаді 2023 року, з інтервалом у 88 днів і з різними орієнтаціями телескопа. Це допомагало відсіяти артефакти та технічні збої. Метод отримав назву Multiobject Coronagraphy for Slitless Spectroscopy (MOCSS) і був націлений на пошук дуже тьмяних, далеких об’єктів, які могли вислизнути від традиційних оглядів.

HUDF став ідеальним полігоном: завдяки багатству попередніх спостережень дослідники могли звіряти нові сигнали з уже відомими галактиками. І підхід спрацював — шість виявлених емісійних ліній успішно співпали з далекими галактиками в HUDF.

Проблемою виявилося сьоме джерело.

Одинокий спалах без видимого джерела

Сьомий сигнал був яскравою емісійною лінією на довжині хвилі близько 1,6 мікрометра у ближньому інфрачервоному діапазоні. Сам по собі інфрачервоний спалах — не дивина. Дивним було те, що лінія була абсолютно одинокою.

У спектрі не було жодних інших емісійних ліній, які зазвичай супроводжують такі джерела. А на попередніх зображеннях Hubble і JWST у цій точці не видно жодного об’єкта. На спеціальних зображеннях JWST, де позначено положення шторок спектрографа та сусідні галактики, у центрі області, де зафіксували лінію, не виявлено жодного видимого джерела.

Списати це на збій апаратури теж непросто. Лінія з’являлася в усіх чотирьох наборах об’єднаних експозицій, у двох різних орієнтаціях телескопа, з інтервалом у 88 днів, і вимірювання були узгодженими.

Ще одна важлива деталь: сигнал був настільки яскравим, що мав би з’явитися на попередніх зображеннях JWST. Якби джерело існувало під час огляду JADES у жовтні 2022 року, телескоп не міг би його «пропустити». Це натякає, що, можливо, тоді воно ще не світилася або було неактивним.

Чому важко зрозуміти, що це було

Ідентифікувати джерело за однією-єдиною лінією дуже складно, якщо невідома його відстань. Через розширення Всесвіту світло віддалених об’єктів розтягується до довших, «червоніших» хвиль. Тож інфрачервоний фотон може бути або дуже енергійним світлом із далекого минулого, або менш енергійним випромінюванням від ближчого об’єкта. Одна лише довжина хвилі не дає відповіді, що саме ми бачимо і як це утворилося.

Дослідники розглянули кілька можливих пояснень, але жодне не підходить ідеально. Серед головних «підозрюваних» — чотири сценарії:

• Галактика раннього Всесвіту. Така інтерпретація стикається з двома проблемами: випромінювання мало б пройти крізь нейтральний водень раннього Всесвіту, що складно, а також об’єкт мав би бути помітним у даних JADES.
• Ближча, більш «сучасна» галактика. У цьому випадку, окрім однієї лінії, мали б бути видимі й інші емісійні лінії, але їх немає. І знову постає питання, чому її не бачили раніше.
• Наднова. Вибух зорі міг би дати яскраву лінію, але зазвичай супроводжується ще однією характерною емісійною лінією, яку тут не виявили.
• Чорна діра, що розриває зорю. Так звані події руйнування припливними силами можуть створювати сильні емісійні лінії без значного безперервного випромінювання. Але наявних даних замало, щоб упевнено стверджувати, що саме це сталося.

Що далі: потрібні глибші спостереження

Автори роботи підкреслюють, що об’єкт демонструє «екстремальні фізичні умови» і є вкрай незвичним. Щоб зрозуміти його природу, необхідні подальші спостереження.

Більш глибока й чутлива спектроскопія може виявити додаткові емісійні лінії, які дозволять точно виміряти червоне зміщення, визначити відстань до джерела та зрозуміти, що саме спричинило цей загадковий спалах у, здавалося б, порожньому куточку космосу.

Дослідження опубліковане в журналі The Astrophysical Journal.

Наука