Webbov teleskop prikazuje misteriozne crvene tačkice, astronomi ne znaju o čemu se radi

Otkako je NASA-in svemirski teleskop James Webb prije četiri godine počeo istraživati ​​svemir, stotine zagonetnih objekata pojavile su se na njegovim slikama. Njihovo nepoznato porijeklo efektivno je pokrenulo naučnu tezu koju su stotine studija pokušale riješiti.

„Ovo je prvi put u mojoj karijeri da proučavam objekat kod kojeg zaista ne razumijemo zašto izgleda onako kako izgleda“, rekla je Jenny Greene, profesorica astrofizičkih nauka na Univerzitetu Princeton. „Mislim da je fer nazvati ih misterijom.“

Jedna stvar je bila jasna od samog početka - ovi čudni objekti su bili uobičajeni. „Svaki put kada ste fokusirali Jamesa Webba u dubinu, pronašli ste ih nekoliko“, rekla je Greene, misleći na radnju fokusiranja teleskopa na isti dio neba tokom dužeg vremena kako bi se prikupila izuzetno slaba svjetlost.

U početku su neki astronomi sugerirali da bi tačke mogle biti masivne galaksije iz ranog svemira ili crne rupe okružene prašinom. Međutim, ove početne pretpostavke kasnije su opovrgnute daljim posmatranjima, otvarajući put za nekoliko novih hipoteza, od kojih mnoge i dalje uključuju crne rupe.

„Svakako mislim da ih pokreću rastuće crne rupe, ali postoje i drugi, egzotičniji prijedlozi, poput neke vrste umiranja vrlo masivne zvijezde“, rekla je Greene. Kao stručnjakinja za supermasivne crne rupe i evoluciju galaksija, objasnila je da vjeruje da crna rupa kao glavna komponenta LRD-ova odgovara najvećem broju dosadašnjih opažanja objekata.

Međutim, dodala je, neko bi mogao napraviti potpuno novo zapažanje koje će preokrenuti svaku pretpostavku o tome šta su LRD-ovi. „Do sada se to dogodilo. Imali smo jedno očekivanje, koje je bilo pogrešno. Imali smo drugo očekivanje, koje je bilo pogrešno. Dakle, ja bih tu mogućnost i dalje ostavila otvorenom.“

Bez obzira da li ove neobične tačke u konačnici potvrđuju starije teorije ili predstavljaju novo otkriće, naučnici su spremni da steknu novo razumijevanje svemira.

'Nedostajuća karika'

Naziv male crvene tačke prvi put se pojavio u studiji iz 2024. godine , skoro dvije godine nakon što su naučnici počeli proučavati objekte. Nadimak je skovao Jorryt Matthee, šef istraživačke grupe za astrofiziku galaksija na Institutu za nauku i tehnologiju Austrije, koji ga je odabrao jer je bio jednostavniji i privlačniji od naučno preciznijeg termina: „širokolinijski H-alfa emiteri“.

Razlog zašto su astronomi uočili LRD tek nakon što je Webb bio online je taj što drugi teleskopi koji su u to vrijeme bili u funkciji, poput Hubblea, nisu imali dovoljnu rezoluciju ili im je nedostajala osjetljivost u dužim infracrvenim valnim dužinama, izvan praga vidljive svjetlosti, da bi ih vidjeli. Ali Webb teleskop, sa svojim primarnim ogledalom širine 6,5 metara, otkrio je objekte koji su ranije bili skriveni.

Tačke izgledaju crveno jer su tako daleko, a kako se svemir širi, svjetlost sa izuzetno udaljenih objekata se rasteže u infracrveno područje dok putuje do Zemlje - fenomen koji astronomi nazivaju "crveni pomak".

Ali tačke su takođe inherentno crvene, iako je tačan razlog zašto je to jedan od najzahtjevnijih dijelova slagalice.

„Glavno tumačenje u našoj studiji iz 2024. godine bilo je da su to rastuće crne rupe i da su crvene jer su okružene česticama prašine“, rekao je Matthee. „Rekao bih da je to bio konsenzus nakon našeg rada barem godinu ili dvije, ali sada se konsenzus zapravo malo promijenio. I dalje mislimo da su to rastuće crne rupe, ali sada mislimo da nisu crvene zato što ima prašine, već zato što ima vodonika.“

Veliki dio neizvjesnosti oko objekata proizlazi iz njihove udaljenosti. Iako su astronomi otkrili oko 1.000 njih, Matthee je primijetio da su gotovo svi nevjerovatno udaljeni.

„LRD-ovi su široko rasprostranjeni u ranom svemiru - prvenstveno u prvih milijardu godina kosmičkog vremena, pri čemu je trenutna starost 13,8 milijardi godina - ali su izuzetno rijetki u bližem, ili kasnijem, svemiru“, objasnio je, misleći na činjenicu da gledanje u udaljeni objekat u svemiru u suštini znači gledanje u prošlost. To je zato što što je nešto dalje, to je duže potrebno da njegova svjetlost stigne do nas.

Prošle godine, tim istraživača je prvi put otkrio tri LRD-a mnogo bliže Zemlji, a studije su u toku kako bi se analizirali. Ali na osnovu tog otkrića, rekao je Matthee, lokalni LRD-ovi bi mogli biti 100.000 puta rjeđi od onih pronađenih dalje u ranom svemiru.

Međutim, ako se pronađe više lokalnih LRD-ova, mogli bi otkriti više svojih tajni, jer je lakše proučavati objekt koji je bliži.

„Što se tiče načina na koji bi LRD-ovi mogli promijeniti naše razumijevanje crnih rupa, mislim da bi se mogli pokazati kao neka vrsta nedostajuće karike“, rekao je Matthee. „Znamo da galaksije, poput našeg Mliječnog puta, imaju supermasivne crne rupe u svom centru, i iako je to vrlo uobičajeno, u osnovi je misterija kako su se ove supermasivne crne rupe formirale. LRD-ovi bi zapravo mogli biti faza rođenja ili faza bebe ove formacije, a to možda prvi put posmatramo.“

'Zvijezde crnih rupa'

Najbliže popisu malih crvenih tačaka postignuto je 2023. godine, nakon što je tim istraživača predvođen Annom de Graaff, Clayevom stipendisticom u Harvard-Smithsonian centru za astrofiziku, pokrenuo program pod nazivom RUBIES , ili Crvene nepoznanice: Svijetlo infracrveno ekstragalaktičko istraživanje. Program je proveo značajan dio vremena provedenog na Webb teleskopu - 60 sati - analizirajući hiljade crvenih i sjajnih objekata.

„To je zaista bio prvi program koji je sistematski pratio ove crvene izvore, posmatrajući sve vrste čudnih objekata - ne samo male crvene tačke - već među njima i oko 40 LRD-ova“, naglasila je de Graaff.

Najveće iznenađenje, dodala je de Graaff, je objekt koji ona naziva "Litica", čije karakteristike izgleda opovrgavaju rane hipoteze o tome šta bi LRD-ovi mogli biti. "Ovaj izvor je zaista prvi gdje bismo mogli nedvosmisleno reći da ovo nije ni normalna galaksija ni crna rupa obavijena prašinom - mora biti nešto drugo", rekla je. "Bio je to svojevrsni prekretnički trenutak."

Litica je dobila ime jer njen svjetlosni spektar ima vrlo strm prijelaz - od slabog ultraljubičastog do intenzivno crvenog zračenja. „Karakteristika koju može uzrokovati samo vrlo gusti vodikov plin koji je donekle tople temperature“, rekla je de Graaff. „Ovo je iznenađujuće, jer znači da LRD-ovi nisu crveni zato što imaju stare zvijezde ili zato što imaju prašinu, već su crveni zato što svjetlost apsorbira vrlo gusti plin koji okružuje centralni motor, za koji mislimo da je crna rupa. A to je nešto što nikada prije nije primijećeno“, dodala je de Graaff, naglašavajući činjenicu da Litica sugerira postojanje nove vrste kosmičkog objekta.

U nekim radovima, de Graaff takve objekte naziva „ crnim rupama-zvijezdama “, naziv koji ona opisuje kao pomalo privlačan za klikove, ali ne i sasvim pogrešan.

„Mislimo da tamo postoji crna rupa koja to napaja, a svjetlost iz ove crne rupe osvjetljava plin oko nje, na način koji je pomalo sličan onome što vidimo kod zvijezda“, rekla je. Crne rupe same po sebi ne emituju svjetlost, ali pregrijani materijal koji pada u njih intenzivno svijetli, tako da rastuće crne rupe spadaju među najsjajnije objekte u svemiru.

'Zaista nepoznato'

Litica također dijeli sličnosti s teorijskim objektima zvanim kvazi-zvijezde, koje je 2006. godine - mnogo prije nego što su otkrivene male crvene tačke - predvidio Mitch Begelman, profesor na odsjeku za astrofizičke i planetarne nauke na Univerzitetu Colorado Boulder, zajedno s kolegama Martom Volonteri i Martinom Reesom.

Kvazizvijezdu su opisali kao zvijezdu koju ne napaja nuklearna fuzija, već crna rupa, okružena masivnim oblakom plina koji joj daje sjaj poput zvijezde. Za razliku od de Graaffove crne rupe, labavijeg termina za zvijezdu koju napaja crna rupa nepoznatog porijekla, kvazizvijezda je definirani teorijski model u kojem je crna rupa rezultat kolapsa masivne protozvijezde.

„Shvatio sam da smo predvidjeli postojanje crnih rupa s ogromnim omotačima materije. Ne mislim da nužno imamo nepobitan dokaz da je ovo objašnjenje za LRD-ove, ali do sada nisam vidio nikakve dokaze koji predstavljaju nepremostiv problem za tu sliku“, rekao je Begelman.

Čudan hibrid između zvijezde i crne rupe bio bi novi tip kosmičkog objekta, tako da je razumljivo da istraživači s oprezom proglašavaju kvazi-zvijezde pobjednicima debate o malim crvenim tačkama.

„Moguće je da su LRD-ovi kvazi-zvijezde, ali po mom mišljenju još nismo u potpunosti isključili druge scenarije“, rekao je Matthee. „Definitivno bih volio da je ovo istina, jer bi to značilo da smo otkrili novu vrstu astrofizičkih fenomena koji premošćuju zvijezde i supermasivne crne rupe, ali po mom mišljenju je prerano za reći.“

Za de Graaffa, glavni problem sa kvazi-zvijezdama je to što su one specifična vrsta objekta i jednostavno još ne znamo dovoljno o LRD-ovima. „Vrlo je teško dokazati da postoji crna rupa u LRD-ovima, dokazi trenutno ne postoje“, rekla je. „Jedini razlog zašto mislimo da u njima postoje crne rupe je taj što su toliko sjajne i zato što ih ima toliko mnogo. To je naš naučni osjećaj, ali zapravo je teško to dokazati.“

Teško je odrediti u kojoj fazi debate o malim crvenim tačkama se trenutno nalazi naučna zajednica, ali većina istraživača smatra da nisu ni blizu rješenja. Međutim, upravo to čini ove objekte tako zanimljivim.

„Mislim da su oni najveće iznenađenje od Jamesa Webba, i to je vrsta iznenađenja kojoj biste se nadali“, rekla je de Graaff.

„James Webb je svemirska misija vrijedna 10 milijardi dolara, a nadate se da ćete pronaći stvari koje su zaista nepoznate“, dodala je. „Mislim da je dala rezultate. Zaista nam je dala novu zagonetku, nešto što pomalo liči na galaksiju, pomalo na crnu rupu i pomalo na zvijezdu - stručnjaci iz svih ovih zajednica sada pokušavaju da doprinesu i iznesu svoju omiljenu teoriju ili svoja saznanja. I mislim da je to zaista jedinstveno.“

╰┈➤ Program N1 televizije možete pratiti UŽIVO na ovom linku kao i putem aplikacija za Android /iPhone/iPad