Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) odkrył tajemnicze „małe czerwone kropki” we wczesnym Wszechświecie, co wywołało debatę na temat ich pochodzenia. Początkowe teorie sugerowały, że są to szybko rosnące czarne dziury, ale nowe badania wskazują, że mogą to być masywne gwiazdy na skraju zapadnięcia, potencjalni przodkowie pierwszych supermasywnych czarnych dziur. Odkrycie to zmienia nasze rozumienie wczesnej ewolucji galaktyk i powstawania czarnych dziur.
Tajemnica czerwonych kropek
Te zwarte, czerwonawe obiekty pojawiły się w ciągu pierwszych 2 miliardów lat po Wielkim Wybuchu, zaskakując astronomów swoimi niewielkimi rozmiarami i brakiem oczekiwanej emisji promieniowania rentgenowskiego typowo kojarzonej z aktywnie absorbującymi czarnymi dziurami. W ich widmach brakuje również metalicznej sygnatury często spotykanej wokół czarnych dziur, co wskazuje na chemicznie nieskazitelne środowisko. Ta niepewność skłoniła Devesha Nandala i Aviego Loeba z Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics do zbadania alternatywy: punkty te mogą być supermasywnymi gwiazdami w końcowych momentach ich istnienia.
Supermasywne gwiazdy jako możliwe wyjaśnienie
Zespół badawczy opracował model pierwotnych gwiazd supermasywnych – gwiazd pierwszej generacji (Populacja III), potencjalnie osiągających tysiące mas Słońca. Przewiduje się, że gwiazdy te, utworzone z wodoru i helu, po śmierci zapadną się w supermasywne czarne dziury.
Ich symulacje dopasowały zaobserwowane poziomy jasności i charakterystykę widmową dwóch konkretnych czerwonych kropek (MoM-BH*-1 i The Cliff), w tym wyraźne zagłębienie w ich widmach w kształcie litery „V”. To zagłębienie, pierwotnie przypisywane absorpcji pyłu, obecnie wydaje się pochodzić z samej atmosfery gwiazdy. Gdyby takie gwiazdy istniały, w naturalny sposób wytwarzałyby obserwowalne cechy.
Zjawisko krótkotrwałe
Te hipotetyczne gwiazdy paliłyby się jasno tylko przez około 10 000 lat (w przypadku najbardziej masywnych) lub do miliona lat (w przypadku gwiazd o masach od 10 000 do 100 000 mas Słońca), co utrudniałoby ich wykrycie. Krótki czas życia rodzi pytania, dlaczego odkryto już setki tych obiektów.
Zespół sugeruje, że nie wszystkie czerwone kropki można wyjaśnić tym modelem, co oznacza, że niektóre z nich mogą nadal być czarnymi dziurami. Kluczowym testem będzie wykrycie promieni rentgenowskich, które potwierdzą aktywność czarnej dziury. Zmienność jasności również potwierdza hipotezę czarnej dziury, ponieważ gwiazdy emitują światło bardziej konsekwentnie.
Kolejne kroki w celu potwierdzenia
Decydującym dowodem są szczegółowe pomiary spektroskopowe gazu otaczającego te punkty. Obecność azotu potwierdzałaby teorię gwiazd supermasywnych, natomiast silne linie neonów wskazywałyby na czarną dziurę. Obserwacje radiowe z wykorzystaniem obiektów takich jak Square Kilometre Array mogą również wykryć promieniowanie czarnych dziur, które w przeciwnym razie mogłyby być ukryte przez pył.
Jeśli są to czarne dziury, wówczas fale radiowe uciekną i zostaną wykryte. Jeśli są to gwiazdy, powinniśmy zaobserwować stałą, stałą emisję.
Ostatecznie nie wiadomo, czy te „małe czerwone kropki” reprezentują ostatnie momenty umierania gwiazd, czy też miejsca narodzin czarnych dziur. Dalsze obserwacje będą kluczowe dla rozwiązania tej kosmicznej tajemnicy.
