Астрономи MIT ідентифікували гігантську чорну зорю в ранньому Всесвіті

Дослідники зафіксували об’єкт, що випромінює в 100 мільярдів разів більше енергії, ніж здатна будь-яка зоря, і водночас зберігає вигляд велетенської газової оболонки розміром із Сонячну систему.

Астрономи відкрили «зірку-чорну діру» — надзвичайно яскраву червону пляму в ранньому Всесвіті, яка, судячи з усього, є новим типом астрофізичного об’єкта. Вона нагадує величезну зірку, але її енергетичні характеристики ближчі до тих, що могла б генерувати чорна діра. Автор: Хосе-Луїс Оліварес, MIT

Космічний телескоп Джеймса Вебба зафіксував у полі зору проєкту «Mirage or Miracle» джерело світла, яке не вкладається в жодну з відомих категорій. Об’єкт, що отримав позначення MoM-BH*-1, розташований у період, коли Всесвіту було лише кілька сотень мільйонів років. Його спектр демонструє найглибший балмерівський розрив, коли-небудь зареєстрований, а яскравість перевищує межі, доступні ядерному синтезу. Дослідники з Массачусетського технологічного інституту та партнерських установ запропонували нову модель: центральна чорна діра масою близько 100 тисяч сонячних оточена щільною водневою оболонкою, яка імітує поверхню зорі.

Від несподіваного спалаху до нової класифікації

Команда під керівництвом Рохана Найду спочатку шукала найвіддаленіші галактики. Під час аналізу зображень JWST увагу привернув яскраво-червоний точковий джерело. Звичайні припущення про пилову завісу не пояснювали повну відсутність металів у спектрі та екстремальну глибину балмерівського розриву. Моделювання показало, що лише надзвичайно щільна воднева оболонка, нагріта зсередини, здатна відтворити спостережувані характеристики. Додавання активної чорної діри до симуляції дало точну відповідність вимірам телескопа.

Механізм живлення та структура об’єкта

На відміну від звичайних зір, MoM-BH*-1 не покладається на термоядерні реакції. Енергія походить від акреції речовини на чорну діру. Щільна газова оболонка, що простягається на відстані, порівнянні з радіусом Сонячної системи, поглинає і перевипромінює це випромінювання, створюючи видимість величезної зорі. Відсутність важких елементів свідчить про те, що об’єкт сформувався з первинного воднево-гелієвого середовища раннього Всесвіту. Така конфігурація пояснює, чому об’єкт виглядає червоним без участі пилу.

Зв’язок із загадковими червоними крапками JWST

З моменту перших глибоких знімків телескопа астрономи фіксують безліч «маленьких червоних крапок». Більшість із них зникає до сучасної епохи. Модель чорної зорі пропонує єдине пояснення для всієї популяції: менш яскраві екземпляри являють собою подібні системи, вбудовані в молоді галактики, де чорна зоря не домінує повністю над світлом галактики. MoM-BH*-1 вирізняється тим, що його випромінювання майже повністю перекриває сигнал навколишньої галактики, дозволяючи вивчати «чистий» приклад нового класу об’єктів.

Історичний контекст відкриття та попередні спостереження

До запуску JWST найвіддаленіші об’єкти фіксувалися телескопом Габбл і Спітцер. Їхня яскравість здавалася надмірною для ранніх галактик. Нові дані Вебба показали, що частина цих джерел може бути не галактиками, а компактними системами з центральними чорними дірами. Відкриття MoM-BH*-1 стало логічним продовженням дискусії, яка тривала з 2023 року. Воно також узгоджується з теоретичними моделями надмасивних чорних дір, що формуються в перші сотні мільйонів років після Великого Вибуху.

Методи аналізу та перевірка гіпотез

Дослідники застосували кілька незалежних моделей атмосфери та акреційних дисків. Кожна модель тестувалася на відповідність глибині балмерівського розриву, відсутності ліній металів і загальній яскравості. Лише комбінація чорної діри масою 10^5 сонячних мас і водневої оболонки з поверхневою густиною, близькою до зоряної, дала задовільний результат. Подальші спостереження в інфрачервоному діапазоні плануються для уточнення температури та динаміки газу.

Потенційний вплив на космологічні моделі

Якщо чорні зорі виявляться поширеним явищем, це змінить уявлення про швидкість зростання надмасивних чорних дір у ранньому Всесвіті. Такі об’єкти можуть слугувати «містком» між першими зоряними чорними дірами та квазарами, що спостерігаються пізніше. Крім того, їхнє зникнення до нашої епохи вказує на швидку еволюцію: оболонка розсіюється, а центральна діра продовжує рости всередині звичайної галактики.

Міжнародна співпраця та підтримка дослідження

У роботі взяли участь науковці з кількох країн, зокрема з Нідерландів, Швейцарії та США. Дані отримані в межах програми спостережень, що фінансується NASA та Space Telescope Science Institute. Результати опубліковані в журналі Nature 12 серпня 2026 року. Подальший аналіз архівних зображень JWST уже розпочато, щоб виявити додаткові кандидати на чорні зорі.

Перспективи наступних спостережень

Астрономи планують використати спектрограф NIRSpec для детальнішого вивчення кінематики газу в оболонці. Також розглядається можливість спостережень у рентгенівському діапазоні, щоб безпосередньо зафіксувати акрецію на центральну діру. Якщо гіпотеза підтвердиться, MoM-BH*-1 стане першим представником нового класу астрофізичних об’єктів, відкритих завдяки можливостям JWST.