Supermasywne gwiazdy mogą wyjaśniać tajemnicę „małych czerwonych kropek”

Tajemnicze „małe czerwone kropki” należą do najbardziej zagadkowych obiektów zaobserwowanych przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Nowe badanie sugeruje, że za ich niezwykłe właściwości mogą odpowiadać supermasywne gwiazdy.

Tajemnica „małych czerwonych kropek”

Astronomowie od dawna zastanawiają się, czym mogą być tajemnicze „małe czerwone kropki” (little red dots) widoczne na obrazach wczesnego Wszechświata wykonanych przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. W ramach nowego badania naukowcy pod kierownictwem Devesha Nandala z Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian wykazali, że szczególny typ gwiazd, zwanych supermasywnymi gwiazdami (supermassive stars), może wyjaśniać zaskakujące właściwości tych obiektów, w tym ich niezwykłe widma, zwarty wygląd na niebie oraz dużą zawartość azotu. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „The Astrophysical Journal Letters”. W takim razie najlepiej podzielić tekst w ten sposób:

Jak tłumaczą badacze, „małe czerwone kropki” to zwarte, czerwone i niezwykle jasne źródła światła, które – czymkolwiek by się ostatecznie okazały – istniały już wtedy, gdy Wszechświat miał mniej niż miliard lat. Ich zdaniem widma tych obiektów ujawniają nietypowe linie wodoru, których nie potrafią wyjaśnić obecne modele młodych galaktyk ani typowych aktywnych jąder galaktycznych.

Jednak wiele obserwowanych „małych czerwonych kropek” nie wykazuje silnej emisji promieniowania rentgenowskiego ani radiowego, jakiej astronomowie oczekiwaliby od rosnącej supermasywnej czarnej dziury. Obiekty te są tajemnicze, ponieważ łączą cechy, które zwykle do siebie nie pasują. Jak sugerują badacze, wydają się wskazywać, że wewnątrz gęstego gazu ukryte jest coś niezwykle jasnego.

Nowe wyjaśnienie niezwykłych obserwacji

We wcześniejszych badaniach astronomowie wykazali, że olbrzymie gwiazdy o masach około 100 tysięcy razy większych od masy Słońca mogą odtwarzać kluczowe cechy widm bardzo podobnych do tych obserwowanych w przypadku „małych czerwonych kropek”, w tym nietypowe linie wodoru.

W czasie nowego badania naukowcy sprawdzili, czy tego rodzaju gwiazdy mogły również tworzyć gęste „kokony” gazu, które sprawiają, że „małe czerwone kropki” wyglądają na tak zwarte na obrazach z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba.

Gwałtowne pulsacje i gazowe kokony

Badacze prześledzili cykl życia i ewolucję znanych supermasywnych gwiazd oraz zbadali, jak wyglądałyby w obserwacjach teleskopowych, jak zmieniałaby się ich jasność i jak przebiegałaby utrata masy. Okazało się, że u schyłku życia nie następowałaby ona stopniowo, jak w przypadku wielu innych gwiazd. Zamiast tego dochodziłoby do gwałtownych, krótkotrwałych epizodów pulsacji, określanych jako „strange mode”, podczas których wyrzucana materia tworzyłaby powłoki gazowe.

Początek narodzin supermasywnych czarnych dziur

Na podstawie swoich modeli astronomowie wykazali, że pojedyncza supermasywna gwiazda mogłaby jednocześnie wytworzyć zarówno sygnatury widmowe, jak i zwartą gazową powłokę obserwowaną w przypadku „małych czerwonych kropek”.

Badacze zwrócili uwagę, że wyrzucany materiał składałby się głównie z wodoru i helu, ale zawierałby również azot. Obserwacje „małych czerwonych kropek” ujawniają podobne widma bogate w azot, co zdaniem naukowców stanowi kolejny argument przemawiający za teorią supermasywnych gwiazd.

Jak opisują astronomowie, po ostatnim epizodzie wyrzutu materii gwiazdy te nadal ewoluowałyby, aż dochodziłoby do ich bezpośredniego zapadnięcia, w wyniku którego powstawałby zalążek supermasywnej czarnej dziury (seed of a supermassive black hole).

Ten układ jest najbardziej naturalny, a pierwszy śródtytuł zapowiada cały temat artykułu, zamiast powtarzać treść pierwszego akapitu.