Telescopul James Webb a găsit sute de „puncte roșii” în universul antic. Încă nu știm ce sunt.

Astronomii care explorează universul îndepărtat cu Telescopul spațial James Webb, NASAcel mai puternic telescop al lui, au găsit o clasă de galaxii care provoacă chiar și cele mai iscusite creaturi în mimetism – cum ar fi mimează caracatița. Această creatură poate imita alte animale marine pentru a evita prădătorii. Trebuie să fii un pește plat? Nici o problemă. Un șarpe de mare? Uşor.

Când astronomii au analizat primele imagini Webb ale părților îndepărtate ale universului, au observat un grup de galaxii nemaivăzut până acum. Aceste galaxii — câteva sute dintre ele și numite Puncte Roșii — sunt foarte roșii și compacte și vizibile numai în timpul aproximativ 1 miliard de ani de istoria cosmică. Asemenea caracatiței imitatoare, Little Red Dots îi încurcă pe astronomi, pentru că arată ca diferite obiecte astrofizice. Sunt fie galaxii masive grele, fie galaxii de dimensiuni modeste, fiecare conținând în miez o gaură neagră supermasivă.

Cu toate acestea, un lucru este sigur. Punctul Roșu Mic tipic este mic, cu o rază de doar 2% din asta a Calei Lactee galaxie. Unele sunt chiar mai mici.

Ca astrofizician care studiază galaxiile îndepărtate şi gauri negresunt interesat să înțeleg natura acestor mici galaxii. Ce le alimentează lumina și ce sunt ei, cu adevărat?

Concursul de mimare

Astronomii analizează lumina pe care telescoapele noastre o primesc de la galaxiile îndepărtate pentru a le evalua proprietățile fizice, cum ar fi numărul de stele pe care le conțin. Putem folosi proprietățile luminii lor pentru a studia Punctele Roșii și a afla dacă sunt formate din o mulțime de stele sau dacă au o gaură neagră în interiorul lor.

Lumina care ajunge la telescoapele noastre variază în lungime de undă de la unde radio lungi la raze gamma energetice. Astronomii descompun lumina în diferite frecvențe și le vizualizează cu o diagramă, numit spectru.

Înrudit: Poate telescopul spațial James Webb să vadă galaxii peste orizontul universului?

Uneori, spectrul conține linii de emisiecare sunt intervale de frecvențe în care are loc o emisie de lumină mai intensă. În acest caz, putem folosi forma spectrului pentru a prezice dacă galaxia adăpostește o gaură neagră supermasivă. și estimați-i masa.

La fel, studiul Emisia de raze X din galaxie poate dezvălui prezența unei găuri negre supermasive.

Ca maeștri supremi ai deghizării, Punctele Roșii apar ca obiecte astrofizice diferite, în funcție de faptul dacă astronomii aleg să le studieze folosind raze Xlinii de emisie sau altceva.

Informațiile pe care astronomii le-au colectat până acum din spectrele și liniile de emisie ale Little Red Dots au condus la două modele divergente care explică natura lor. Aceste obiecte sunt fie galaxii extrem de dense care conțin miliarde de stele, fie găzduiesc o gaură neagră supermasivă.

Cele două ipoteze

În ipoteza doar pentru stele, punctele roșii mici conțin cantități masive de stele – până la 100 de miliarde de stele. Acesta este aproximativ același număr de stele ca și în Calea lactee — o galaxie mult mai mare.

Imaginează-ți că stai singur într-o cameră imensă, goală. Acest spațiu vast și liniștit reprezintă regiunea universului din vecinătatea noastră sistem solar unde stelele sunt puțin împrăștiate. Acum, imaginează-ți aceeași cameră, dar plină cu întreaga populație China.

Această cameră plină este ceea ce ar simți nucleul celor mai dense puncte roșii. Aceste obiecte astrofizice pot fi mediile stelare cele mai dense în întregul univers. Astronomii nici măcar nu sunt siguri dacă astfel de sisteme stelare pot exista fizic.

Apoi, există ipoteza găurii negre. Majoritatea punctelor roșii mici afișează semne clare ale prezenței de o gaură neagră supermasivă în centrul lor. Astronomii pot spune dacă există o gaură neagră în galaxie uitându-se la liniile mari de emisie din spectrele lor, create de gazul din jurul găurii negre care se rotește cu viteză mare.

Astronomii estimează de fapt aceste găuri negre sunt prea masiveîn comparație cu dimensiunea galaxiilor gazdă compacte.

Găurile negre au de obicei o masă de aproximativ 0,1% din masa stelară a galaxiilor gazdă. Dar unele dintre aceste puncte roșii adăpostește o gaură neagră aproape la fel de masivă ca întreaga lor galaxie. Astronomii numesc aceste găuri negre supramasive, deoarece existența lor sfidează raportul convențional observat de obicei în galaxii.

Există o altă captură, totuși. Spre deosebire de găurile negre obișnuite, cele prezente probabil în Little Red Dots nu arata orice semn de emisie de raze X. Chiar și în cele mai adânciimagini de înaltă energie disponibile, unde astronomii ar trebui să poată observa cu ușurință aceste găuri negre, nu există nicio urmă de ele.

Puține soluții și multe speranțe

Faptul că găurile negre sunt prea mari sau prea masive ar putea să nu fie o problemă pentru înțelegerea noastră a universului, ci mai degrabă cel mai bun indiciu al modului în care primele găuri negre în univers s-au născut. De fapt, dacă primele găuri negre care s-au format vreodată au fost foarte masive – cam de 100.000 de ori masa Soarelui — modelele teoretice sugerează că raportul dintre masa găurii negre și masa galaxiei gazdă ar putea rămâne sus mult timp după formare.

Deci, cum pot astronomii să descopere adevărata natură a acestor mici bucăți de lumină care strălucesc la începutul timpului? Ca și în cazul maestrului nostru de deghizare — caracatița — secretul constă în observarea comportamentului lor.

Folosind telescopul Webb și mai puternic Telescoape cu raze X a face observații suplimentare va descoperi în cele din urmă o caracteristică pe care astronomii o pot atribui doar unuia dintre cele două scenarii.

De exemplu, dacă astronomii au detectat în mod clar emisiile de raze X sau radio, sau lumina infraroșie emisă de unde ar putea fi gaura neagră, ar ști că ipoteza găurii negre este cea corectă.

La fel cum prietenul nostru marin se poate pretinde a fi o stea de mare, în cele din urmă își va mișca tentaculele și își va dezvălui adevărata natură.

Acest articol editat este republicat din Conversația sub o licență Creative Commons. Citiți articol original.

Fabio este astrofizician la Centrul de Astrofizică | Harvard și Smithsonian din Cambridge (MA) și un fellow de argilă la Observatorul Astrofizic Smithsonian. Cercetările sale se concentrează pe „toate găurile negre”, de la cele locale până la cele mai îndepărtate descoperite vreodată, de la cele mici la cele super-masive. O mare parte din cercetările sale se ocupă de formarea, evoluția cosmologică și semnăturile observaționale ale primei populații de găuri negre formate cu peste 13 miliarde de ani în urmă. Fabio este un educator științific foarte activ și iubește divulgarea! Cu TED Conferences, el este educator științific pentru peste 10 videoclipuri TED-Ed, mai ales despre fizică și astrofizică. Este, de asemenea, scriitor pentru Scientific American.