Маленькі червоні точки ( або LRD) — це клас малих астрономічних об'єктів червоного кольору, відкритих космічним телескопом Джеймс Вебб (JWST). Про їхнє відкриття оголошено в березні 2024 року, і вони погано вивчені через обмежений зібраний обсяг даних. Схоже, що вони існували між 0,6 і 1,6 мільярда років після Великого вибуху (13,2–12,2 мільярда років тому), причому більшість виявлено приблизно через 600 мільйонів років після Великого вибуху. Станом на 2025 рік за допомогою JWST було ідентифіковано 341 LRD.

Поточна провідна теорія полягає в тому, що LRD є формою первинної галактики, а в оригінальних звітах LRD визначалися як тип раннього активного галактичного ядра ( або AGN), що містить надмасивну чорну діру. Однак, хоча це пояснює їхній вік і зовнішній вигляд, вони не мають тих самих характеристик, що й відомі AGN. Наприклад, вони, здається, не випромінюють рентгенівські промені, мають радше сплющений, ніж круто зростаючий інфрачервоний спектр, і демонструють дуже незначну мінливість між собою.

У липні 2025 року запропоновано, що LRD це надмасивні неметалічні первинні зорі також відомі як зорі III популяції із масою, що становить, можливо, мільйон сонячних, які спостерігалися протягом останніх кількох тисяч років їхнього життя.

Теоретичне моделювання таких зір, здавалося, точно відповідає спектральним характеристикам та світності LRD, включаючи наявність «сильної, широкої лінії випромінювання Hβ поряд з іншими лініями Бальмера в поглинанні». Зокрема фотосфера такої зорі спричиняє V-подібний розрив Бальмера, який спостерігається в LRD. Автори також висунули гіпотезу, що такі зорі є попередниками надмасивних чорних дір, що також пояснює ранній розвиток останніх об'єктів.

Інші теорії стверджують, що це квазізорі або подібні об'єкти, що складаються з чорної діри, оточеної газовою оболонкою.

Як активні ядра галактик

LRD вперше були відібрані фотометричними методами, оскільки вони мають синій колір в ультрафіолетовому спектрі та червоний в оптичному. Було виявлено, що 80% мають дуже широкі лінії випромінювання Бальмера, що свідчить про те, що вони є активними галактичними ядрами (AGN) та містять надмасивні чорні діри в своєму центрі. Активні галактичні ядра (AGN) визначаються як компактні області в центрах галактик, що характеризуються інтенсивним випромінюванням енергії, зокрема у формі потужних струменів і галактичних вітрів. Дослідження властивостей AGN є важливим для розуміння процесів формування надмасивних чорних дір та їхнього впливу на структуру й динаміку великих червоних дискових галактик (LRD). Однією з характеристик LRD, яку пояснює модель AGN, є їхній виражений червоний колір. Згідно з астрофізичними дослідженнями, таке забарвлення може бути зумовлене значною кількістю газу, пилу та електромагнітного випромінювання, що оточують активне галактичне ядро та надмасивну чорну діру. Ця структура відома як акреційний диск.

Газ у LRD обертається надзвичайно швидко. Вчені стверджують, що газ розганяється до цих екстремальних швидкостей обертанням надмасивних чорних дір. Команда, використовуючи телескоп Вебба, досліджувала LRD в рамках дослідження «Червоні невідомі: яскраве інфрачервоне позагалактичне дослідження», спостерігаючи швидкі газові орбіти приблизно 900 км/с, що є вагомим показником акреції чорних дір. Станом на 2025 рік за допомогою JWST було ідентифіковано 341 LRD.

З іншого боку, LRD також демонструють властивості, які важко пояснити в рамках сценарію AGN. Наприклад, вони мають плоский інфрачервоний спектр, і виявлено незначне рентгенівське випромінювання. LRD також демонструють дуже слабку часову мінливість, тоді як висока мінливість часто спостерігається при спостереженні AGN.

Спостережувані властивості Було запропоновано кілька моделей для пояснення спостережуваних властивостей LRD. Форму ультрафіолетового спектра можна пояснити розсіяним світлом активного ядра ядер (AGN) або законом згасання сірого пилу. Спектральний розподіл густини можна змоделювати для багатьох LRD зі скупчень зір типу OB у щільних пилових областях, при цьому інтегроване світло затемнюється на рівні 90-95%.

Дослідження свідчать, що галактики типу LRD зазвичай не спостерігаються за нижчих значень червоного зміщення. Одним із можливих пояснень цього явища є сценарій «зростання зсередини назовні». Відповідно до цієї моделі, у процесі еволюції галактика поступово розширюється від центральних областей до периферії. За нижчих червоних зміщень поблизу акреційної чорної діри накопичується менша кількість газу, що призводить до зменшення газового оточення центрального джерела. У результаті зовнішні газові шари розсіюються, спектральні характеристики об'єкта зміщуються в бік коротших довжин хвиль, і галактика більше не відповідає критеріям класифікації як LRD. Станом на 2025 рік за допомогою JWST ідентифікували 341 LRD. Більшість із них надзвичайно компактні, в середньому складаючи близько 2% радіуса Чумацького Шляху. Типова LRD має радіус не більше 500 світлових років, хоча багато з них мають радіуси менше ніж 150 світлових років.

Із вибірки 99 галактик типу LRD, проаналізованих з погляду морфології, 69 об'єктів були класифіковані як переважно компактні та не містили протяжних структурних компонентів, тоді як решта 30 характеризувалися складнішою морфологією. Серед цих морфологічно складних галактик близько 50% мали кілька асоційованих компонентів, тоді як інші демонстрували значну асиметрію структури та ознаки складної внутрішньої будови. На основі цього аналізу була висунута гіпотеза, що LRD можуть бути продуктом взаємодії та злиття галактик, з потенційними доказами, що свідчать про ранні стадії росту галактик та чорних дір. Ці ймовірні молоді чорні діри є одними з найменших зареєстрованих, з масою 105 - 107 сонячної.

Ймовірні локальні аналоги LRD були виявлені у вибірці галактик типу «Зелений горошок» (GP). активні галактичні ядра з широкими емісійними лініями (BLGP) та характеризуються V-подібним спектральним розподілом енергії (SED) у діапазоні від ультрафіолетового до оптичного випромінювання у власній системі відліку. Сім таких V-подібних BLGP ідентифікували з вибірки розміром 2190. Ці V-подібні BLGP містять надмасивні чорні діри.

RUBIES

RUBIES (), «Червоні невідомі: Яскраве інфрачервоне позагалактичне дослідження», – це програма JWST під керівництвом Анни де Граафф та Габріеля Браммера, яка спостерігала ~300 «дуже червоних джерел» у полях Ультраглибокого дослідження (UDS) та Розширеної смуги Ґрота (EGS).

Дослідження, проведені у співпраці з програмою RUBIES, показали, що джерела вибраної групи (2 < z < 5) мають більшість масивних спокійних галактик, що в 10 разів перевищує початкове оцінене значення.

Програма також показала, що спостережувані LRD містять значно менші обсяги гарячого та холодного газу, ніж передбачають теоретичні моделі. Це може вказувати на можливу наявність активних галактичних ядер або процесів зореутворення, однак інтерпретація цих результатів залишається предметом наукових дискусій.

Відомі LRD

Скеля (RUBIES-UDS-154183)

Скеля — це довголанцюгова область з помітним стрибком Бальмера, відкрита за допомогою програми RUBIES телескопа JWST. Детальні спектроскопічні спостереження свідчать про те, що Скеля може бути квазізорею:

CAPERS-LRD-z9 CAPERS-LRD-z9 – це LRD, підтверджено, що це широколінійне активне галактичне ядро (BLAGN) з червоним зміщенням z = 9,288. Це найвищий відомий активний галактичний ядром (AGN) з червоним зміщенням. CAPERS-LRD-z9 демонструє помітний бальмерівський розрив і «надає вагомі докази на підтримку пояснення «оповитий щільним газом AGN»». Ці незвичайні бальмерівські стрибки є помітними властивостями LRD, що створюють труднощі у спостереженнях та спектроскопічному аналізі. Деякі LRD демонструють симетричний розподіл електронної густини, що робить правдоподібним сценарій наявності газової оболонки, яка поглинає спектральне випромінювання туманностей.

А2744–45924 LRD A2744–45924 розташований у полі Abell 2744 і є найбільш оптично яскравим LRD, знайденим JWST.

RUBIES-BLAGN-1 RUBIES-BLAGN-1 є об’єктом типу LRD, класифікованим як надзвичайно яскравий (zspec = 3.1), виявлений у межах програми RUBIES. Цей об’єкт характеризується наявністю широких емісійних ліній із FWHM ~ 4000 км с−1, синім ультрафіолетовим континуумом, вираженим балмерівським розривом та червоним континуумом. Спостереження в діапазоні 4 мкм, отримані за допомогою інструмента MIRI, підтверджують ці спектральні особливості.

J1007_AGN LRD J1007_AGN має червоний зсув z = 7,3 та «вбудована в надщільну структуру восьми сусідніх галактик».

Abell 2744-QSO1 Abell 2744-QSO1 — це LRD з z = 7.04. Її описували як «голу» чорну діру, оскільки поблизу неї знаходиться дуже мало зір.

MoM-BH*-1 MoM-BH*-1 – це помітний LRB, який описується як «аналог Скелі з вищим червоним зміщенням».

Додаткова інформація

Посилання

Зовнішні посилання