Исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal Letters, стало возможным благодаря сопоставлению данных космического телескопа Джеймса Уэбба и рентгеновской обсерватории Чандра НАСА. Объект 3DHST-AEGIS-12014, точечный источник рентгеновского излучения, исследователи обозначили как «рентгеновскую точку» из-за его особенностей.
Объект находится на расстоянии примерно 11,8 миллиарда световых лет от Земли, то есть относится к периоду, когда возраст Вселенной составлял около 2 миллиардов лет. Он обладает характеристиками так называемых больших радиальных точек: малый размер, красный цвет и крайне удалённое положение. При этом, в отличие от других подобных объектов, он демонстрирует рентгеновское излучение, ранее не фиксировавшееся у этой популяции.
После начала наблюдений с помощью телескопа Джеймса Уэбба астрономы зафиксировали новый класс объектов — сотни компактных красных источников на расстоянии около 12 миллиардов световых лет и более. Их получили название «маленькие красные точки» (LRD).
Природа LRD остаётся предметом научных дискуссий. Наиболее распространённая версия связывает их с растущими сверхмассивными чёрными дырами, окружёнными плотными облаками газа. Такой газ закрывает часть излучения, включая рентгеновские сигналы, которые обычно используются для обнаружения аккрецирующих чёрных дыр.
Эта особенность отличает LRD от стандартных активных сверхмассивных чёрных дыр, где газовая оболочка отсутствует или разрежена. В таких условиях ультрафиолетовое и рентгеновское излучение свободно выходит за пределы системы.
Из-за предполагаемого сходства с атмосферными слоями звёзд исследователи предложили модель «звёздной чёрной дыры» для LRD. Объект 3DHST-AEGIS-12014 может служить связующим звеном между этой гипотезой и обычными активными сверхмассивными чёрными дырами.
Рафаэль Хвидинг из Института астрономии им. Макса Планка в Германии отметил, что вопрос природы маленьких красных точек остаётся открытым. По его словам, обнаружение рентгеновского объекта помогает связать отдельные наблюдения в единую картину. Объект выявили при сравнении данных телескопа Джеймса Уэбба и глубокого обзора обсерватории Чандра.
В работе, в которой участвовали Анна де Граафф (Центр астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт, Кембридж, Массачусетс), Ханпу Лю (Принстонский университет, Нью-Джерси) и Энди Голдинг (Принстонский университет), предложена интерпретация, согласно которой рентгеновская точка представляет переходную стадию между LRD и обычной растущей сверхмассивной чёрной дырой.
Анна де Граафф поставила вопрос о том, почему LRD, предположительно являясь активно растущими чёрными дырами, не демонстрируют рентгеновское излучение. Обнаруженный объект, отличающийся от остальных, стал важной подсказкой о механизмах их питания.
Предложенный сценарий описывает постепенное поглощение газа чёрной дырой. В окружающих газовых облаках формируются частичные разрывы, через которые начинает просачиваться рентгеновское излучение от падающего вещества. Именно этот сигнал зафиксировал телескоп Чандра. По мере истощения газа объект переходит в состояние обычной активной сверхмассивной чёрной дыры.
Данные обсерватории Чандра показывают изменения интенсивности рентгеновского излучения. Это объясняется частичным перекрытием источника: вращающееся газовое облако создаёт области разной плотности, что вызывает колебания яркости сигнала.
Ханпу Лю отметил, что подтверждение переходного состояния рентгеновской точки позволило бы впервые напрямую исследовать внутреннюю структуру маленьких красных точек. Это также стало бы наиболее убедительным свидетельством того, что рост сверхмассивных чёрных дыр лежит в основе части или всех LRD. При этом проблема природы этих объектов остаётся открытой, но появляется прямое указание на связь с активной фазой их развития в ранней Вселенной.
Существует и альтернативное объяснение. Рентгеновская точка может представлять обычную растущую сверхмассивную чёрную дыру, скрытую необычным типом космической пыли, ранее не наблюдавшимся. Эта версия остаётся возможной и требует дальнейших наблюдений для проверки.
Совмещение данных двух обсерваторий сыграло ключевую роль. Энди Голдинг отметил, что объект фиксировался в данных Чандры более десяти лет, но его особенности стали очевидны только после наблюдений телескопа Джеймса Уэбба. Это подчеркнуло значение совместной работы двух инструментов.
Программа Чандра управляется Космическим центром имени Маршалла НАСА, а научные операции выполняются Центром рентгеновской радиографии Чандра Смитсоновской астрофизической обсерватории в Кембридже, штат Массачусетс, при поддержке летных операций из Берлингтона, штат Массачусетс.
Работа, опубликованная в The Astrophysical Journal Letters, открывает новое направление исследований: либо рентгеновская точка является первым представителем переходного класса объектов, либо связана с ранее неизвестной пылевой структурой.
Наблюдения показывают, что популяция маленьких красных точек неоднородна. Один из её представителей способен излучать рентгеновские лучи, и этот единичный случай может стать ключом к пересмотру понимания всей группы объектов.
