Kada je svemirski teleskop Džejms Veb (STDŽV) počeo sa naučnim posmatranjima u julu 2022. godine, otvorio je potpuno novi prozor u univerzum koji je gledao dalje u prošlost nego bilo koji drugi teleskop. Otkrio je drevne objekte kao male crvene tačke (Little Red Dots- LRD) na 600 miliona godina nakon Velikog praska.
STDžV je pronašao više od 300 LRD-ova. Prvo se mislilo da su to galaksije, što se sukobilo sa našim razumevanjem ranog kosmosa pa se sa tim nisu svi složili. Ono oko čega se svi slažu jeste da su ovi objekti suštinski važni za razumevanje rasta i evolucije univerzuma u ono što danas vidimo.
Po prvim studijama LRD-ovi su aktivna galaktička jezgra (active galactic nuclei - AGN) sa supermasivnim crnim rupama (supermassive black holes - SMBR) u svojim centrima. Ovo objašnjava njihovu crvenu boju, uzrokovanu ogromnim količinama gasa i prašine u akrecionim diskovima. Ali oni ne emituju X-zrake, imaju ravan infracrveni spektar i veoma malu varijabilnost, dakle ne liče na AGN.
Nova istraživanja ukazuju da su LRD-ovi vrsta hipotetičke supermasivne zvezde (supermassive stars- SMS), kritične međufaze u formiranju semena SMBH koje pokreću kvazare u ranom univerzumu.
Istraživanje pod nazivom „Supermasivne zvezde podudaraju se sa spektralnim potpisima malih crvenih tačaka STDžV-a” je dostupno na arXiv preprint server. Autori su Deveš Nandal sa Odeljenja za astronomiju Univerziteta u Virdžiniji i Abraham Loeb iz centra za astrofiziku Harvarda i Smitsonijana.
„Svemirski teleskop Džejms Veb je otkrio populaciju enigmatičnih, kompaktnih izvora sa visokim crvenim pomakom, poznatih kao 'Male crvene tačke'(LRD), čija fizička priroda ostaje predmet intenzivne debate”, pišu autori. „Istovremeno, brzo sklapanje prvih supermasivnih crnih rupa zahteva formiranje teških semena, za koje su supermasivne zvezde vodeći teorijski preci.”
Primordijalni SMS imaju oko 106 solarnih masa, formirali su se u ranom univerzumu i eksplodirali kao supernove sa kolapsom jezgra koja su stvorila rane crne rupe i postale seme za SMBH. Zašto se SMBH pronalaze u tako ranom kosmosu, mnogo pre nego što bi po trenutnim teorijama trebalo da postoje?
„LRD-ovi mogu predstavljati direktnu fotosfersku svetlost akrecijskog SMS-a uhvaćenog u poslednjih ≲ 103 godina pre kolapsa“, pišu autori. „Ovaj kratak životni vek je u skladu sa retkošću LRD-ova, što sugeriše da su oni prolazna, ali ključna faza u formiranju galaksija i crnih rupa.”
Razvijeni su detaljni modeli atmosfera SMS sa 106 solarnih masa i bez metala. Kao zvezde Populacije III ne treba da sadrže metale. Model je bio u stanju da objasni posmatrane karakteristike LRD-ova.
Simulirani SMS se podudario sa luminozitetom i spektrom LRD-ova. Autori objašnjavaju: „Krajnji test našeg modela je njegova sposobnost da reprodukuje posmatrane spektre LRD-ova”. Fokusirali su se na dva LRD-a, MoM-BH*-1 i Litica, koji se istiću u naučnoj literaturi.
„ LRD spektar karakteriše prisustvo jake, široke Hb emisione linije pored drugih Balmerovih linija u apsorpciji”, objašnjavaju autori i kažu da je tome uzrok proširena gusta fotosfera SMS-ova.
Nandal i Loeb kažu da njihov rad „istražuje osnovne principe o tome da li supermasivne zvezde Populacije III mogu poslužiti kao centralni motori za enigmatičnu klasu objekata poznatih kao Male crvene tačke.”
Pokazali su da SMS sa 106 solarnih masa odgovara luminozitetu LRD-ova, da proširena fotosfera SMS-a može objasniti Balmerov prelom u obliku slova V koji se vidi u LRD-ovima. Pokazali su da se SMS spektri podudaraju sa spektrima LRD-ova.
„Naš SMS model pruža jednostavnu i samokonzistentnu fizičku sliku za LRD-ove“, pišu autori. Ovo je u skladu sa Okamovom britvom, koja nas podstiče da tražimo objašnjenja sa najmanjim brojem elemenata.
Studija postavlja temelje za dublja istraživanja. „Budući rad treba da ima za cilj da nadogradi temelje postavljene ovde”, pišu istraživači u svom zaključku. Prošireni modeli mogu da istraže da li postoje različiti putevi za SMS, sa različitim masama i drugim svojstvima za formiranje LRD-ova.
Male crvene tačke je izuzetno teško posmatrati i nalaze se na granici mogućnosti STDžV. Za sada naučnici moraju da rade sa onim što imaju.
Ako se dokaže da male crvene tačke nisu galaksije, već supermasivne zvezde koje su preci današnjih supermasivnih crnih rupa, imaćemo odgovor na jedno od najzanimljivijih pitanja u astronomiji.
| SVE JE FIZIKA Miša Bracić |
 |