Монстр в газовом коконе: телескоп Уэбб нашел редчайшую звезду с черной дырой внутри

Астрономы обнаружили объект MoM-BH*-1, который стал наиболее вероятным кандидатом на роль "звезды с черной дырой" — гипотетического типа астрофизических тел ранней Вселенной. Анализ данных телескопа "Джеймс Уэбб" (JWST) показал, что объект обладает светимостью в 100 миллиардов раз превышающей звездную, но при этом слишком тусклый для полноценной галактики. Работа позволяет предположить существование нового механизма свечения массивных газовых тел, однако природа объекта пока основана на интерпретации спектральных данных и компьютерном моделировании.

Природа MoM-BH*-1

Объект MoM-BH*-1 был обнаружен в ходе обзора Miracle or Mirage (MoM). Он находился на расстоянии, соответствующем периоду примерно 660 миллионов лет после Большого взрыва. По размеру объект сопоставим с Солнечной системой, а его спектр смещен в красную область.

Авторы исследования полагают, что это не обычная звезда, а колоссальный шар из плотного газа, внутри которого находится сверхмассивная черная дыра массой до 100 000 солнечных масс. В этой модели черная дыра выступает основным источником энергии: она разогревает окружающий газовый кокон до экстремальных температур, заменяя собой термоядерный синтез, который обеспечивает свечение обычных звезд.

Как исследователи пришли к выводу

Анализ проводился в несколько этапов: от изучения цвета до компьютерных симуляций.

Сначала ученые исключили влияние космической пыли. Обычно красный цвет объекта объясняется поглощением синего спектра пылевыми частицами. Однако в данных JWST был зафиксирован "разрыв Бальмера" — полное отсутствие определенных длин волн. Это указывает на то, что свет проходит через чрезвычайно плотную газовую оболочку, а не через облако пыли.

Дополнительно было установлено, что в составе газа почти отсутствуют тяжелые металлы (преобладают водород и гелий). При этом глубина разрыва Бальмера оказалась настолько велика, что объект невозможно классифицировать как "обычную" массивную звезду. Чтобы понять, что может создать такой эффект, исследователи запустили серию симуляций. Моделирование показало, что единственным правдоподобным сценарием является наличие внутри газового шара быстро вращающейся черной дыры (квазара), которая излучает мощные потоки энергии, разогревающие газ изнутри.

"В обычных условиях черные дыры поглощают материю через аккреционные диски, но сверхмассивные объекты могут выбрасывать колоссальные объемы энергии, которые в замкнутом газовом объеме заменяют ядерные реакции", — подчеркнул астрофизик Алексей Руднев.

Связь с "малыми красными точками"

Открытие MoM-BH*-1 может объяснить природу "малых красных точек" (LRDs) — сотен загадочных объектов в ранней Вселенной, которые слишком массивны для звезд, но слишком тусклы для галактик. Ранее считалось, что это могут быть квазары, однако квазары обычно излучают жесткий рентгеновский и гамма-диапазон, который у LRDs не фиксируется.

Гипотеза о "звездах с черной дырой" решает эту проблему: плотный газовый кокон работает как экран, который блокирует высокоэнергетическое излучение, маскируя квазар и превращая его в "красную точку". Авторы предполагают, что большинство LRDs — это мини-галактики, в центрах которых находятся подобные объекты, возникшие в результате столкновений черных дыр с первичными звездными скоплениями.

Границы доказательств

Несмотря на высокую степень соответствия модели, результат имеет ряд ограничений. Основной вывод о наличии черной дыры является интерпретацией косвенных данных (спектра и симуляций), а не прямым наблюдением.

Данная таблица показывает, что фактические наблюдения фиксируют лишь внешние признаки объекта, в то время как его внутренняя структура реконструирована с помощью моделей. Без дополнительных данных о рентгеновском излучении или более точного анализа динамики газа утверждение о "звезде с черной дырой" остается наиболее вероятным, но не окончательно доказанным сценарием.

Работа расширяет понимание эволюции ранней Вселенной и предлагает механизм существования объектов промежуточной массы. Однако для подтверждения теории потребуется обнаружить больше подобных кандидатов и найти способ зафиксировать излучение из-под газового кокона. Подробности исследования опубликованы в журнале Nature.