Małe Czerwone Kropki wstrząsnęły astronomią

Jednym z najbardziej ekscytujących momentów w astronomii są odkrycia obiektów, które nie pasują do znanych klasyfikacji. Każdy student astronomii uczy się o tych przełomach – odkryciu pulsarów, kwazarów czy aktywnych jąder galaktyk – marząc, by doświadczyć kolejnego. Być może dzięki Teleskopowi Kosmicznemu Jamesa Webba (JWST) jesteśmy właśnie świadkami kolejnego takiego momentu.

Już na początku obserwacji prowadzonych z użyciem JWST naukowcy zwrócili uwagę na niepozorne czerwone kropki. Można by je pomylić z czerwonymi gwiazdami. Dość szybko się jednak okazało, że są to bardzo odległe obiekty, pełne wirującego z dużą prędkością gazu – przywodzące na myśl aktywne jądra galaktyk (AGN – Active Galactic Nuclei): gorący gaz i pył w otoczeniu supermasywnej czarnej dziury. Szybko jednak okazało się, że obiekty te nie emitują promieniowania X ani nie posiadają znaczących ilości pyłu. Zespół Jorryta Matthee z Department of Physics, ETH Zürich, ochrzcił je mianem Małych Czerwonych Kropek (Little Red Dots) – w publikacji, która w nieco ponad rok dorobiła się 430 cytowań (statystycznie cytowanej codziennie).

Dawno nie widziałem wśród astrofizyków takiej ekscytacji. Anna de Graaff z Max Planck Institute for Astronomy w Heidelbergu, jedna z głównych ekspertek badających ten temat, przyjechała niedawno do Torunia, gdzie prowadziła projekt dla studentów, związany właśnie z Małymi Czerwonymi Kropkami. Powiedziała jasno: „Żaden znany nam typ gwiazdy nie jest w stanie wytłumaczyć tego, co obserwujemy”.

W niedawno zaakceptowanej publikacji do „Astronomy & Astrophysics” Anna przedstawiła przekonujące dowody na to, że przynajmniej niektóre z tych kropek nie są aktywnymi jądrami galaktyk ani nie pasują do żadnego znanego nam typu gwiazd.

Gdy obiekt astronomiczny opiera się wszelkim klasyfikacjom, musimy spróbować spojrzeć na niego z nowej perspektywy – zapytać, co tak naprawdę mówi nam światło, które obserwujemy. Dane wskazują na obecność bardzo silnego źródła jonizacji, otoczonego przez ekstremalnie gęsty i nieprzezroczysty gaz.

Rohan Naidu z Massachusetts Institute of Technology, wraz z zespołem, umieścił w serwisie preprintowym arXiv publikację dotyczącą pewnej szczególnej czerwonej kropki. Zarówno Anna de Graaff, jak i Rohan Naidu są zgodni, że mamy do czynienia z tzw. black hole star („czarnodziurową gwiazdą”?) – czyli rosnącą czarną dziurą, dokarmianą przez gaz i przez to emitującą ogromne ilości energetycznego promieniowania. Jest ona jednak otoczona tak gęstym kokonem gazu, że niewiele z tego promieniowania wydostaje się na zewnątrz – jest ono reemitowane przez chłodzący się gaz. Brak pyłu oznacza z kolei, że obiekty te mogą być znacznie bardziej masywne, niż dotąd zakładano.

Sytuacja jest bardzo dynamiczna. W niedawnej publikacji Xiaojing Lin z Tsinghua University w Pekinie, wraz ze współpracownikami, ogłasza odnalezienie obiektu spełniającego wszystkie kryteria małej czerwonej kropki, ale znajdującego się zaledwie 1,4 miliarda lat świetlnych od nas. Nazwany został „Jajo” (The Egg) ze względu na zaobserwowane w spektrum duże ilości wapnia – głównego składnika skorupki jajka. Autorzy uważają, że ten i inne pierwiastki wchodzące w skład obiektu pochodzą z zewnętrznych warstw chłodnego gazu. Publikacja przechodzi obecnie proces recenzyjny w „The Astrophysical Journal”.

Astrofizycy rzucają wszystkimi dostępnymi modelami w nowe obserwacje, próbując znaleźć pasujący. Brak rezultatów skłania ich do poszukiwania coraz bardziej nieszablonowych hipotez. Dzięki nim mamy szansę zrozumieć, jak powstały pierwsze masywne czarne dziury, znajdujące się w centrum niemal każdej galaktyki.

Do dziś ukazało się blisko 200 publikacji poświęconych Little Red Dots – jedna z nich została opublikowana już podczas pisania tego artykułu. Xihan Ji z Kavli Institute for Cosmology w Wielkiej Brytanii, wraz z zespołem, umieścił w serwisie arXiv publikację jeszcze przed recenzją. Donosi ona o kolejnej, bliskiej nam czerwonej kropce – J1025+1402.

Zakończę ten artykuł, zanim ukaże się kolejna publikacja. Opisywanie odkryć, które dzieją się niemal „na żywo”, to niesamowicie ekscytujące zadanie – ale i niemałe wyzwanie, bo w każdej chwili nowe dane mogą wywrócić do góry nogami teorię, którą właśnie próbujemy zrozumieć. Pulsar trzyma rękę na pulsie.

Dziękujemy, że jesteś z nami. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża wyselekcjonowane badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.