Години наред астрономи наблюдават мистериозни обекти, появили се малко след Големия взрив.

Тези компактни структури, известни като „малки червени точки“, оставаха енигма, докато нови данни от рентгенов телескоп не насочиха към явление, способно да промени разбирането ни за еволюцията на Вселената.

Каква тайна крият червените точки в небето?

Откакто космическият телескоп „Джеймс Уеб“ (JWST) започна своята мисия да изследва ранната Вселена, учените започнаха да регистрират необичайни структури, наречени „малки червени точки“ (LRDs).

На инфрачервените изображения те изглеждат като стотици компактни петна, разположени на огромни разстояния – около дванадесет милиарда светлинни години от Земята.

Смята се, че тези обекти са се формирали приблизително 600 милиона години след Големия взрив, което ги превръща в ключови свидетели на „детството“ на нашия космос.

Интересното е, че докато в оптичния спектър те изглеждат червени, в ултравиолетовия диапазон придобиват син оттенък. Дълго време природата на тези обекти беше обект на разгорещени дебати.

Пробив в изследванията

Истинският пробив настъпи наскоро, когато международен екип от астрономи, анализирайки данни от рентгеновата обсерватория „Чандра“ и сравнявайки ги с наблюденията на „Джеймс Уеб“, откри аномалия.

Те идентифицираха обект с името 3DHST-AEGIS-12014, разположен на 11,8 милиарда светлинни години.

За разлика от стотици други подобни обекти, този активно излъчва рентгенови лъчи.

Тъй като такова излъчване обикновено е характерно за акреционните дискове и джетовете на черни дупки, находката се превърна в сензация.

„От няколко години астрономите се опитват да разберат какво представляват малките червени точки. Този единствен рентгенов обект може да е ключът, който ни позволява да свържем всички парчета от пъзела“, коментира Рафаел Гуидинг от Института по астрономия „Макс Планк“.

Откритието на 3DHST-AEGIS-12014 дава основание да се смята, че това е преходен обект, който потвърждава наличието на черна дупка в сърцето на подобни структури.

Това може да е липсващото звено между хипотетичните „звезди с черни дупки“ и гигантските черни дупки, доминирали в ранната Вселена.

Ново разбиране за ранния космос

„Ако малките червени точки са бързо растящи свръхмасивни черни дупки, защо не излъчват рентгенови лъчи като други подобни обекти? Откриването на червена точка, която изглежда различно, ни дава ново и важно разбиране за това какъв може да е техният източник на енергия“, споделя Анна де Грааф от Центъра по астрофизика „Харвард-Смитсониън“.

Според изводите на учените, публикувани в изданието Universe Today, този обект може да се намира в етап на еволюция, в който все още е потопен в газови облаци.

В тези облаци обаче се появяват пролуки, през които рентгеновото лъчение успява да пробие навън.

Това обяснява защо интензитетът на излъчването от 3DHST-AEGIS-12014 се променя с времето.

Въпреки че находката дава много отговори, тя повдига и нови въпроси за формирането и жизнения цикъл на тези космически тела.

За окончателно потвърждение на теорията за „преходното звено“ учените планират да продължат наблюденията, за да съберат повече данни за променливата активност на 3DHST-AEGIS-12014 и да докажат наличието на черни дупки и в други подобни обекти.

Космическият телескоп „Джеймс Уеб“ (JWST) е наследник на знаменития „Хъбъл“, но с много по-широки възможности.

Докато „Хъбъл“ работи предимно във видимия спектър, „Джеймс Уеб“ наблюдава Вселената основно в инфрачервения диапазон.

Това му позволява да вижда изключително далечни и древни обекти, чиято светлина се е „разтегнала“ поради разширяването на Вселената и е преминала в червената и инфрачервената част на спектъра.

Първоначално изстрелването на телескопа беше планирано за 2007 г., но поради технически трудности, сложност на конструкцията и множество преработки, проектът беше многократно отлаган.

В крайна сметка телескопът беше изстрелян едва в края на 2021 г. с ракета „Ариана 5“.

Телескопът е разположен на около 1,5 милиона километра от Земята, в точката на Лагранж L2.

Там той е защитен от слънчевата топлина с огромен петслоен екран с размерите на тенис корт.

Според научния отдел на НАСА, това позволява на инструментите му да се охлаждат до температури под минус 223 градуса по Целзий.

Главното огледало на JWST е с диаметър 6,5 метра и се състои от 18 позлатени шестоъгълни сегмента, което му позволява да събира значително повече светлина от „Хъбъл“.

Телескопът е оборудван с четири основни научни инструмента.

Основните задачи на „Джеймс Уеб“ са свързани с изучаването на ранната Вселена, първите галактики, формирането на звезди, черните дупки и планетните системи.

Телескопът също така активно изследва атмосферите на екзопланети, търсейки молекули на вода, въглероден диоксид, метан и други вещества.

Както съобщава „Ройтерс“, наскоро той дори успя за първи път да изследва повърхността на далечна скалиста екзопланета.

Какво знаем за телескопа „Чандра“?

Рентгеновата обсерватория „Чандра“ е космически телескоп на НАСА, смятан за един от най-мощните инструменти за изучаване на „горещата“ и изключително енергийна Вселена.

Той е изстрелян на 23 юли 1999 г. с космическата совалка „Колумбия“ като част от програмата на НАСА „Великите обсерватории“. Тя включва още „Хъбъл“, „Джеймс Уеб“ и други орбитални телескопи.

Основната специализация на „Чандра“ е наблюдението на рентгеново лъчение, което възниква в екстремни космически среди, посочват от НАСА.

За разлика от оптичните телескопи, които работят с видима светлина, „Чандра“ улавя рентгенови лъчи.

Такова излъчване се генерира там, където температурата достига милиони градуси по Целзий, както и в райони със свръхмощна гравитация или магнитни полета.

Ето защо телескопът се използва за изучаване на черни дупки, неутронни звезди, останки от свръхнови, активни галактически ядра и горещ газ в галактически купове.

Конструкцията на „Чандра“ се различава съществено от традиционните телескопи.

Рентгеновите фотони имат много висока енергия и не могат просто да се отразяват от огледала като обикновената светлина.

Затова инженерите са създали специална система от четири двойки изключително гладки огледала, полирани почти до атомно ниво.

Рентгеновите лъчи се плъзгат по повърхността им под много малък ъгъл и едва тогава се фокусират върху детекторите. От НАСА сравняват този процес с рикошет на куршум от стена.

Телескопът работи на силно удължена орбита около Земята.

След изстрелването си той е изведен на орбита с апогей около 140 000 километра и перигей около 10 000 километра.

Тази траектория позволява на „Чандра“ да прекарва дълго време далеч от радиационните пояси на Земята и да провежда непрекъснати научни наблюдения.

Едно от основните предимства на „Чандра“ е рекордната за рентгеновата астрономия разделителна способност.

От НАСА отбелязват, че телескопът има осем пъти по-добра острота на изображението и може да вижда обекти, които са над 20 пъти по-бледи от тези, наблюдавани от предишни рентгенови обсерватории.

Именно това позволи на астрономите за първи път да изследват толкова подробно горещата Вселена.

За повече от 25 години работа „Чандра“ е направил огромен брой открития.

Телескопът е помогнал за получаването на едни от най-детайлните изображения на останки от експлозии на свръхнови, открил е горещ газ между галактиките и е предоставил доказателства за съществуването на тъмна материя в галактическите купове.

Един от най-известните примери е изследването на галактическия куп „Куршум“, където разпределението на горещия газ и гравитационните ефекти показват, че по-голямата част от масата се дължи именно на невидимата тъмна материя.

„Чандра“ също така играе важна роля в изучаването на черните дупки.

Телескопът може да види рентгеновото излъчване на материя, която се нагрява, преди да попадне в черна дупка.

Благодарение на това астрономите могат да изследват процесите в близост до хоризонта на събитията – границата, отвъд която дори светлината не може да избяга.

В съвременната астрономия „Чандра“ често работи съвместно с други телескопи. Например „Джеймс Уеб“ наблюдава инфрачервеното лъчение, „Хъбъл“ – видимата и ултравиолетовата светлина, а „Чандра“ добавя рентгеновите данни.

Комбинацията от тези наблюдения позволява създаването на многопластови изображения на космоса и по-доброто разбиране на физичните процеси във Вселената.

През 2025 г. НАСА представи серия от комбинирани изображения, които съчетават данни от рентгеновата обсерватория „Чандра“ с тези от телескопите „Уеб“ и „Хъбъл“.

Целта на проекта е да се изследват активни галактики, региони на звездообразуване и свръхмасивни черни дупки, съобщава Live Science.

Въпреки своята значителна възраст, „Чандра“ продължава да бъде активна мисия.

НАСА все още използва телескопа за нови изследвания, а учените редовно публикуват резултати от наблюденията.

Същевременно в научните среди вече се обсъждат бъдещи наследници на обсерваторията, тъй като „Чандра“ постепенно остарява. А някои от детекторите ѝ са загубили част от своята чувствителност поради дългогодишното излагане на космическа радиация.

Как учените изследват мистериозните червени точки в космоса?

Едно от най-загадъчните открития на телескопа „Джеймс Уеб“ (JWST) са така наречените „малки червени точки“ (Little Red Dots).

Това са изключително компактни, много далечни и неочаквано ярки обекти, които телескопът започна да открива в големи количества в ранната Вселена.

На изображенията от дълбокия космос те изглеждат като миниатюрни червени петънца.

Самото им съществуване се превърна в сериозно предизвикателство за съвременната космология.

Проблемът е, че тези обекти са твърде ярки, компактни и масивни за толкова ранен етап от историята на Вселената.

Според класическите модели големите галактики и свръхмасивните черни дупки не би трябвало да са се формирали толкова бързо, пише Astronomy Magazine.

За да проучат тези обекти, учените използват няколко метода. Най-важният от тях е спектроскопията – анализ на светлината, която те излъчват.

Именно спектрите позволяват да се разбере дали източникът на излъчване са звезди, газ, прах или активна черна дупка.

Астрономите също така сравняват данните от JWST с рентгенови наблюдения от други обсерватории, като например „Чандра“, отбелязва Live Science.

Основната трудност се крие в това, че „малките червени точки“ не се държат като обикновени активни галактически ядра.

Те почти не излъчват рентгенова светлина, въпреки че свръхмасивните черни дупки обикновено са мощни източници на рентгенови лъчи.

Каква е била Вселената през първия си милиард години?

Първият милиард години от съществуването на Вселената е бил хаотичен и изключително активен период.

След Големия взрив тя първоначално е представлявала гореща плазма.

Впоследствие се е охладила достатъчно, за да се образуват първите атоми на водород и хелий. Тогава настъпват така наречените „тъмни векове“ – епоха, в която все още не е имало звезди и галактики.

Приблизително 100 до 200 милиона години по-късно започват да се раждат първите звезди.

Те са били значително по-масивни от съвременните и са се състояли почти изцяло от водород и хелий. След това започват да се формират първите галактики и черни дупки.

По това време Вселената преминава през епохата на космическата рейонизация, когато излъчването от младите звезди постепенно „запалва“ околния газ.

Именно в този бурен период започват да се появяват и загадъчните „малки червени точки“.