Астрономы открыли новый тип астрофизического объекта - „Звезду с черной дырой“

Объект обнаружили с помощью космического телескопа James Webb в рамках проекта Mirage or Miracle, посвященного поиску самых ранних галактик.

MoM-BH*-1 существовал примерно через 660 млн лет после Большого взрыва, когда Вселенная была еще очень молодой.

Первоначально он выглядел как еще одна яркая красная точка. Подобные компактные объекты JWST регулярно обнаруживает на огромных расстояниях, и их природа остается одной из заметных загадок современной астрономии.

Но спектр MoM-BH*-1 оказался необычным даже на их фоне.

Детали

В свете объекта исследователи обнаружили чрезвычайно выраженный бальмеровский скачок — резкое изменение спектра, связанное с поглощением света водородом.

Подобные особенности встречаются в атмосферах звезд. Однако у MoM-BH*-1 эффект оказался настолько сильным, что объяснить его обычной популяцией звезд оказалось крайне трудно.

При этом объект практически не демонстрировал признаков тяжелых химических элементов: его спектр определялся главным образом водородом и гелием.

Получалась странная картина: перед астрономами находилось нечто, внешне напоминающее гигантскую звездную атмосферу, но обладающее энергетикой активного ядра.

Ученые проверили несколько сценариев с помощью компьютерного моделирования.

Лучшее соответствие наблюдениям дала модель, в которой центральный источник энергии представляет собой аккрецирующую черную дыру, а вокруг нее находится огромная и чрезвычайно плотная оболочка газа.

Именно газ поглощает и перерабатывает излучение центральной области, заставляя весь объект выглядеть почти как одна гигантская звезда.

При этом речь идет не о том, что горизонт событий черной дыры достигает размеров Солнечной системы. Огромным является окружающий ее газовый кокон.

Расчеты показывают, что окружающий черную дыру газ мог простираться на десятки астрономических единиц.

Одна астрономическая единица соответствует расстоянию от Земли до Солнца. Для сравнения, среднее расстояние от Солнца до Плутона составляет около 40 астрономических единиц.

То есть внешне такая система действительно могла иметь размеры, сопоставимые с масштабом Солнечной системы.

При этом центральная черная дыра, согласно моделям, могла иметь массу порядка миллиона и более масс Солнца. Точная оценка остается неопределенной, поскольку плотный газ способен серьезно искажать спектральные признаки, которые обычно используют для измерения массы черных дыр.

Обычно очень красный цвет далекого источника связывают с пылью, которая поглощает более коротковолновое излучение.

Но для MoM-BH*-1 ученые предложили другое объяснение.

Черную дыру может окружать настолько плотный слой водорода, что сам газ становится почти непрозрачным и меняет форму выходящего спектра.

Таким образом, объект выглядит красным не обязательно из-за огромного количества космической пыли — значительную роль может играть гигантская водородная оболочка.

Открытие может иметь значение далеко за пределами одного необычного объекта.

После запуска JWST астрономы стали регулярно находить в ранней Вселенной так называемые little red dots — «маленькие красные точки». Они компактны, очень ярки и многочисленны в молодой Вселенной, но практически исчезают в более поздние эпохи.

Что именно находится внутри этих объектов, ученые продолжают обсуждать.

Авторы новой работы предполагают, что по крайней мере часть красных точек может быть похожа на MoM-BH*-1 — молодые черные дыры, буквально погребенные внутри плотных газовых оболочек.

Если эта гипотеза подтвердится, она поможет понять, как черные дыры могли настолько быстро расти в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва.

Несмотря на эффектное название «звезда с черной дырой», интерпретация MoM-BH*-1 пока не является окончательно доказанной.

Исследователи сами отмечают, что используемая модель упрощена. Она показывает, что система из аккрецирующей черной дыры и плотного газового кокона способна объяснить необычный спектр объекта, но не исключает всех возможных альтернатив.

Поэтому корректнее рассматривать MoM-BH*-1 как сильного кандидата на новый тип астрофизических источников, а не как окончательно сформированный новый класс небесных тел.

Почему это важно

В первые сотни миллионов лет существования Вселенной уже существовали удивительно массивные черные дыры. Астрономам давно трудно объяснить, как они успели вырасти настолько быстро.

«Звезды с черными дырами» могут показать один из недостающих этапов этого процесса: молодая черная дыра оказывается окружена огромными запасами плотного газа, активно поглощает вещество и быстро увеличивает массу.

Если похожие объекты действительно окажутся распространенными среди загадочных красных точек JWST, астрономам придется серьезно пересмотреть картину рождения и роста первых черных дыр.

Источник

Исследование: Rohan Naidu и соавт. A gas-enshrouded and gas-reddened black hole at cosmic dawn

Журнал: Nature, 2026.