Астрономы из MIT и других институтов нашли в данных James Webb объект, который выглядит как новый тип источника ранней Вселенной. Это очень красная точка MoM-BH-1, видимая всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. По яркости она превосходит обычную звезду примерно в 100 млрд раз, но по размеру похожа на оболочку масштаба Солнечной системы.
Команда описывает объект как black hole star, или звезду с черной дырой. Название не означает обычную звезду с термоядерным источником энергии. По модели авторов, в центре находится черная дыра массой около 100 тыс. масс Солнца, а вокруг нее лежит очень плотный кокон водорода. Этот газ работает как гигантская звездная атмосфера: он поглощает и переизлучает энергию аккрецирующей черной дыры.
Работа опубликована в Nature. Объект нашли в обзоре Mirage or Miracle, сокращенно MoM. Изначально исследователи искали самые ранние галактики, потому что Webb регулярно показывает необычно яркие источники на больших красных смещениях. MoM-BH-1 выделился как красная и очень яркая точка, но его спектр оказался не похож на простую пыльную галактику.
Главная подсказка пришла из формы спектра. У объекта обнаружили очень глубокий балмеровский скачок: ниже определенных длин волн свет резко исчезает. Такой признак обычно связан с плотным газом в атмосферах звезд, но здесь он оказался глубже, чем у известных объектов. При этом в спектре почти нет следов металлов, то есть элементов тяжелее водорода и гелия.
Исследователи проверяли, можно ли получить такой красный цвет без пыли. Моделирование показало, что это возможно, если источник закрыт чрезвычайно плотным экраном водорода. Но одной газовой оболочки недостаточно, чтобы объяснить мощность излучения. Обычный термоядерный механизм не может дать такую яркость, поэтому в модель добавили растущую черную дыру.
Лучшее совпадение с данными Webb дала система с черной дырой около 100 тыс. масс Солнца и плотной оболочкой водорода размером примерно с Солнечную систему. В этом сценарии наблюдатель видит не галактику целиком, а почти чистый свет такого кокона вокруг черной дыры. Окружающая галактика есть, но ее затмевает центральный источник.
Находка важна для спора о так называемых little red dots, маленьких красных точках. Webb видит их почти на каждом глубоком снимке ранней Вселенной, но сегодня таких объектов почти нет. Если часть этих точек окажется звездами с черной дырой, это поможет объяснить, почему ранняя Вселенная выглядит настолько яркой, не требуя слишком быстрого образования массивных обычных галактик.
Это не первая гипотеза о black hole stars, но MoM-BH*-1 отличается тем, что объект выглядит как особенно чистый пример. Авторы поэтому и дали ему номер one. Следующий шаг — искать похожие спектры у других красных точек Webb и проверять, насколько часто молодые черные дыры прятались в водородных коконах на заре космоса.
