Связь между «маленькими красными точками» и взрывами массивных звезд установлена

Новости МирТесен

Согласно новым данным, полученным с помощью компьютерного моделирования, спустя менее миллиарда лет после Большого взрыва сверхмассивные черные дыры гораздо чаще уничтожали звезды, чем в настоящее время. Моделирование показало, что 12-13 миллиардов лет назад частота этих разрушительных событий была в десятки и сотни раз больше современной, а свидетельства поглощения звезд можно обнаружить в ярких вспышках и гравитационных волнах.

Сверхмассивные черные дыры (СМЧД), обладающие массой от сотен тысяч до десятков миллионов солнечных масс, сформировались уже на ранних этапах развития Вселенной, когда ее возраст составлял около 5-10 процентов от текущего значения. Следовательно, свет, исходящий от первых галактик, преодолел расстояние до Земли более 12-13 миллиардов лет. Однако механизм быстрого увеличения размеров этих древних образований до сих пор вызывает вопросы, о чем сообщает Naked Science рассказывал ранее.

С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» астрономы также обнаружили большое количество компактных и ярких объектов, которые получили название «маленькие красные точки». По предварительным данным, эти объекты ассоциируются с активными галактическими ядрами и сверхмассивными черными дырами.

Ученые до настоящего времени не пришли к единому мнению относительно природы этих объектов, и выдвигают самые разные гипотезы. Более того, в ту же эпоху фиксируют экстремально яркие вспышки, которые могут быть результатом приливного разрушения звезд, когда светило разрывает гравитацией СМЧД.

Чтобы установить соответствие между полученными данными наблюдений и выяснить, что представляют собой эти крошечные красные пятнышки, авторы свежего научного труда, опубликованного на сервере препринтов Корнеллского университета, смоделировали динамику светил в плотном скоплении вокруг черной дыры. Подход позволил рассчитать, как объекты постепенно приближаются к космическому «монстру» и разрушаются под действием его гравитации.

Ученые во главе с Константиносом Критосом из Университета Джонса Хопкинса (США) также рассмотрели влияние гравитации, эволюцию звезд и тенденцию к концентрации более крупных звездных остатков вблизи центра сверхмассивной черной дыры. Полученные данные свидетельствуют о том, что на начальном этапе, в первые 100 миллионов лет, скорость аккреции вещества могла составлять примерно 10⁻² масс Солнца в год, в основном благодаря массивным звездам. В дальнейшем этот процесс, вероятно, стал определяться менее массивными светилами и компактными остатками.

Согласно расчетам, примерно 12-13 миллиардов лет назад количество разрушений звезд достигало приблизительно пяти тысяч событий на кубический гигапарсек ежегодно, что значительно превышает современные локальные оценки. Вероятно, наиболее интенсивные вспышки были связаны с разрушением звезд, масса которых составляла от 30 до 150 солнечных масс. Эти процессы, приводящие к гибели массивных звезд, способны объяснить наблюдаемые экстремальные ядерные транзиенты (Extreme Nuclear Transients) — вспышки, которые не соответствуют ни одному ранее известному событию.

События, связанные с захватом небольших объектов, таких как белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры звездной массы, генерируют гравитационные волны, и некоторые из них смогут быть зафиксированы будущей космической обсерваторией LISA. Следовательно, процессы, происходящие внутри звезд, станут доступными для изучения не только на основе анализа света, но и посредством анализа «ряби» пространства-времени.

Несмотря на то, что основным фактором, определяющим увеличение массы сверхмассивных черных дыр, остается поглощение газа, уничтожение звезд также является неотъемлемым и значимым следствием активной эволюции молодых галактических ядер – тех самых космических «кухонь», где и возникли первые гиганты во Вселенной.

Тем не менее, не все ученые разделяют изложенную в работе интерпретацию. Астрофизик Сергей Попов отметил, не исключено, что некоторые из этих мелких красных точек на самом деле не являются действующими ядрами, а представляют собой очень плотные формирующиеся структуры – предшественники шаровых скоплений. Учитывая, что обе версии выдвигают проверяемые гипотезы, можно лишь надеяться, что будущие наблюдения помогут определить, какая из них соответствует действительности.