«Джеймс Уэбб» нашел рекордно далекую активную галактику
Она существовала спустя 570 миллионов лет после Большого Взрыва
Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» отыскал рекордно далекое активное галактическое ядро, которое существовало спустя 570 миллионов лет после Большого Взрыва. Оно находится в массивной галактике, активно образующей звезды, чье излучение сильно ионизирует внутригалактическую среду. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org.
Одним из основных периодов эволюции Вселенной является Эпоха Реионизации, когда возникали первые звезды и галактики, ионизировавшие нейтральный водород. Однако до сих пор плохо понятно, когда именно начался этот процесс, как долго он длился и каков вклад разных источников излучения в ионизацию водорода. Одним из таких источников излучения считаются квазары, однако здесь возникает другая проблема — трудно объяснить теоретически появление ярких квазаров при значениях красного смещения более 6, в которых сверхмассивные черные дыры должны были очень активно набирать массу за относительно короткое время.
Группа астрономов во главе с Ребеккой Ларсон (Rebecca L. Larson) из Техасского университета в Остине сообщила об открытии первой аккрецирующей сверхмассивной черной дыры при z более 8, которая находится в галактике CEERS-1019, ранее обнаруженной телескопом «Хаббл» и обсерваторией Кека. Новые наблюдения за ней велись при помощи инструментов NIRSpec, NIRCam, MIRI и WFSS обсерватории «Джеймс Уэбб» в рамках программы CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science).
Красное смещение CEERS-1019 составляет 8,679, что означает, что галактика существовала, когда возраст Вселенной составлял 570 миллионов лет. Масса черной дыры в ней оценивается в 106,95 мас Солнца. Галактика-хозяин черной дыры массивна (звездная масса 109,5 масс Солнца), активно образует звезды (скорость звездообразования 30 масс Солнца в год), а газ в ней беден металлами, плотный и сильно ионизированный.
Ученые пришли к выводу, что такую сверхмассивную черную дыру трудно объяснить моделью, где в роли зародыша выступает черная дыра звездной массы, так как это требует эпизодов сверхэддингтоновской аккреции. Более массивный (104–6 масс Солнца) зародыш может быть получен из черных дыр прямого коллапса, образовавшихся при 𝑧=10,5-15, в этом случае скорость аккреции не будет превышать предел Эддингтона.
Ранее мы рассказывали о том, как «Джеймс Уэбб» отыскал кандидата в ядро протоскопления галактик.
Она слишком массивна и короткопериодна
Астрономы обнаружили экзопланету, существование которой не вписывается в стандартные модели формирования планет. LHS 3154b аномально массивная для своей очень маломассивной звезды и находится на короткой орбите вокруг нее. Статья опубликована в журнале Science. Модель формирования планет путем аккреции вещества протопланетного диска на твердое ядро предсказывает, что крупные планеты (массой больше Нептуна) не должны рождаться у маломассивных звезд, что подтверждается данными многочисленных наблюдений. В эту идею укладываются и планетные системы из небольших экзопланет у близких к Солнцу красных карликов. Таким образом, в стандартной теории результат процесса планетообразования сильно зависит от общей массы мелких твердых частиц в диске, а та, в свою очередь, зависит от массы родительской звезды и масштабируется вместе с ней. Однако на данный момент известно несколько кандидатов в массивные планеты, которые не вписываются в модели. Предполагается, что это связано с неопределенностями в моделях, кроме того, в этих случаях может иметь место механизм гравитационной нестабильности внутри массивного газового внешнего диска. Группа астрономов во главе с Гудмундуром Стефанссоном (Guðmundur Stefánsson) из Принстонского университета обнаружила экзопланету, которая не вписывается сразу в обе стандартные теории формирования экзопланет. Наблюдения велись за красным карликом LHS 3154 при помощи спектрографа HPF, установленного на десятиметровом телескопе Хобби-Эберли в обсерватории Мак-Доналд, в период с 23 января 2020 года по 13 апреля 2022 года. Экзопланета была обнаружена при помощи метода радиальных скоростей. LHS 3154 относится к спектральному типу M6.5, находится в почти 52 световых годах от Солнца, обладает массой 0,111 масс Солнца и характеризуется возрастом пять миллиардов лет. Вокруг нее с периодом 3,71 дня и минимальной массой 13,2 массы Земли вращается экзопланета LHS 3154b. Длина большой полуоси орбиты экзопланеты составляет 0,022 астрономической единицы, а эксцентриситет — 0,076. Происхождение такой системы с очень большим отношением массы короткопериодной планеты к звезде трудно объяснить с помощью моделей аккреции на ядро или гравитационной нестабильности. В последнем случае, если также учитывать возможную миграцию планеты, это требует еще большей массы протопланетного диска, чем для модели аккреции на ядро. Исследователи выделяют три возможных объяснения. Во-первых, большая часть пыли в протопланетных дисках вокруг маломассивных звезд может представлять собой объекты сантиметровых размеров и более, которая может ускользать от обнаружения в миллиметровом диапазоне, что ведет к недоучету общей массы пыли в диске. Во-вторых, диски могут получать большое количество дополнительного вещества из окружающего молекулярного облака. Наконец, в-третьих, ядра протопланет могут формироваться в течение миллиона лет после формирования протозвезды, когда протопланетный диск более массивный. Ранее мы рассказывали о том, как обсерватория Кека напрямую рассмотрела экзогиганта.
