韋布發(fā)現(xiàn)的“小紅點(diǎn)”可能根本不是星系，它們身上藏著一個(gè)大秘密

“黑洞星”？

藝術(shù)家筆下描繪的“黑洞星”。看起來(lái)像恒星，但其中心卻是一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。

MPIA / HdA / T. Müller / A. de Graaff

“小紅點(diǎn)”是韋布太空望遠(yuǎn)鏡迄今為止最令人吃驚的發(fā)現(xiàn)。它們所在的時(shí)空距離大爆炸不足7億年，但看上去和同時(shí)代其他天體，以及138億年后現(xiàn)代宇宙中的天體都迥然不同。

“小紅點(diǎn)”若是星系，那么它們距離宇宙大爆炸那么近，所包含的恒星卻又極其古老，令人覺(jué)得非常不可思議。按照現(xiàn)有理論，這些星系中的恒星是宇宙誕生前就已經(jīng)存在了，這顯然是自相矛盾的。這些“小紅點(diǎn)”正在挑戰(zhàn)人類關(guān)于星系形成和宇宙演化的認(rèn)知。

近日一個(gè)國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，“小紅點(diǎn)”可能是一種全新的天體。參與研究的人員通過(guò)分析認(rèn)為，與其說(shuō)“小紅點(diǎn)”是古老成熟的星系，倒不如說(shuō)它們更像是具有恒星大氣特點(diǎn)的巨型氣團(tuán)。這些氣團(tuán)致密而熾熱，但它們的核心并沒(méi)有恒星那樣的聚變反應(yīng)堆，而是端坐著大口吞噬周圍物質(zhì)同時(shí)釋放巨大能量的超大質(zhì)量黑洞。

這一假設(shè)能夠解釋為何“小紅點(diǎn)”表現(xiàn)得比星系形成模型所預(yù)言的質(zhì)量更大更明亮。因?yàn)橐_(dá)到它們所表現(xiàn)的亮度，這些星系內(nèi)的恒星密度必須達(dá)到不可能實(shí)現(xiàn)的程度。

研究人員稱，他們?cè)谟^察了足夠多的“小紅點(diǎn)”后發(fā)現(xiàn)，其中一個(gè)看上去更像是一顆擁有極其濃厚大氣層的大型超低溫恒星。這或許表明它們至少并非全都是星系。

2024年全年，研究人員對(duì)“小紅點(diǎn)”的光譜進(jìn)行了研究，并于7月發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇特個(gè)例。這個(gè)被稱為“懸崖（the Cliff）”的個(gè)例距地球約120億光年。其光譜特征表明它是一個(gè)單一天體，而非由大量恒星組成的集群。

根據(jù)研究人員提出的新模型，“懸崖”似乎是超大質(zhì)量黑洞極度吞噬物質(zhì)的結(jié)果。由于這個(gè)黑洞過(guò)于“貪婪”，以至于它周圍形成了一個(gè)致密熾熱的球狀氣體繭，將其牢牢包裹了起來(lái)。這導(dǎo)致它看起來(lái)像一顆恒星。

研究人員認(rèn)為，“黑洞星（black hole stars）”不但能夠解釋“小紅點(diǎn)”，還能解釋超大質(zhì)量黑洞為何在早期宇宙中就已經(jīng)存在。

超大質(zhì)量黑洞的形成機(jī)制是一個(gè)謎。幾乎所有大型星系的中心都有它們。但科學(xué)家并不確定它們是如何變得那么大的。一般認(rèn)為，黑洞主要通過(guò)彼此間的合并鏈長(zhǎng)大。形成一個(gè)質(zhì)量幾百萬(wàn)至幾百億倍于太陽(yáng)的超大質(zhì)量黑洞，至少需要幾十億年。韋布在距大爆炸還不足10億年的早期宇宙中就發(fā)現(xiàn)了它們，讓人百思不得其解。

假如“小紅點(diǎn)”是“黑洞星”，那么它們可能就是超大質(zhì)量黑洞形成的第一階段。“懸崖”中心的黑洞，可能正在“爆發(fā)式”增長(zhǎng)，快速變大。它們是超大質(zhì)量黑洞的幼年期。

研究人員認(rèn)為，這是根據(jù)當(dāng)前已有的全部數(shù)據(jù)，能對(duì)“小紅點(diǎn)”作出的最佳解釋。

韋布太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了許多“小紅點(diǎn)”。其中一些是“黑洞星”？

NASA / ESA / CSA / STScI / Dale Kocevski

參考 Mysterious ‘red dots’ in early universe may be ‘black hole star’ atmospheres https://www.psu.edu/news/research/story/mysterious-red-dots-early-universe-may-be-black-hole-star-atmospheres