Спустя несколько сотен миллионов лет после рождения Вселенной телескоп Джеймс Уэбб разглядел необычные объекты — маленькие красные точки. Они компактны и очень далеки: их свет растянут красным смещением, а в спектрах видны широкие линии водорода, выдающие присутствие сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактик. Но как эти дыры успели набрать миллионы солнечных масс, если Вселенной тогда было всего несколько сотен миллионов лет? Обычные сценарии поглощения вещества (аккреции) требуют гораздо больше времени. Модели с пылью не спасают ситуацию.
Новое исследование предлагает взглянуть на красные точки как на многослойную «космическую матрёшку». По этой модели, в центре молодой галактики рождается сверхмассивная звезда — газовый шар массой в миллионы Солнц. Звёзды из окружающего скопления пронзают этот шар, теряя скорость и энергию. Движения плазмы запускают магнитное динамо — процесс пересоединения магнитных полей, который раздувает внешнюю оболочку до гигантских размеров. Она остывает и начинает светить красным, без всякой пыли. Это объясняет красный оттенок точек. Тем временем захваченные звёзды внутри образуют горячее плотное ядро, вращающееся с огромными скоростями — оно даёт широкие линии в спектре.
Ещё Эддингтон понимал, что свет способен толкать газ. Центральная чёрная дыра растёт не за счёт локального диска, а питается светом всей оболочки. Вместо обычной аккреции она использует излучение, которое давит на вещество, заставляя его падать линейно. Это сокращает время набора массы до 67 миллионов лет — как раз в рамках космологии. Плотная оболочка также служит естественным щитом: рентгеновские лучи застревают в ней, поэтому телескопы их не видят. Так модель решает проблему рентгеновского молчания.
Сейчас модель предсказывает, что внутреннее ядро должно пульсировать с периодами в месяцы или годы. Если будущие наблюдения обнаружат такую переменность у красных точек, это станет прямым подтверждением, что активные ядра галактик на заре Вселенной росли внутри гигантских звездных коконов. Такая картина объясняет и быстрый рост, и внешний вид этих загадочных объектов, в отличие от остатков сверхновых или других сценариев. Космическая матрёшка оказывается не просто метафорой, а точной схемой, которая связывает образование звёзд и появление сверхмассивных чёрных дыр.
Если бы такую «космическую матрёшку» можно было перенести в нашу Галактику, её внешняя оболочка оказалась бы размером с орбиту Нептуна, а цвет был бы краснее, чем у любой звезды-сверхгиганта.