韦布发现的“小红点”可能根本不是星系，它们身上藏着一个大秘密

“黑洞星”？

艺术家笔下描绘的“黑洞星”。看起来像恒星，但其中心却是一个超大质量黑洞。MPIA / HdA / T. Müller / A. de Graaff

“小红点”是韦布太空望远镜迄今为止最令人吃惊的发现。它们所在的时空距离大爆炸不足7亿年，但看上去和同时代其他天体，以及138亿年后现代宇宙中的天体都迥然不同。

“小红点”若是星系，那么它们距离宇宙大爆炸那么近，所包含的恒星却又极其古老，令人觉得非常不可思议。按照现有理论，这些星系中的恒星是宇宙诞生前就已经存在了，这显然是自相矛盾的。这些“小红点”正在挑战人类关于星系形成和宇宙演化的认知。

近日一个国际科研团队认为，“小红点”可能是一种全新的天体。参与研究的人员通过分析认为，与其说“小红点”是古老成熟的星系，倒不如说它们更像是具有恒星大气特点的巨型气团。这些气团致密而炽热，但它们的核心并没有恒星那样的聚变反应堆，而是端坐着大口吞噬周围物质同时释放巨大能量的超大质量黑洞。

这一假设能够解释为何“小红点”表现得比星系形成模型所预言的质量更大更明亮。因为要达到它们所表现的亮度，这些星系内的恒星密度必须达到不可能实现的程度。

研究人员称，他们在观察了足够多的“小红点”后发现，其中一个看上去更像是一颗拥有极其浓厚大气层的大型超低温恒星。这或许表明它们至少并非全都是星系。

2024年全年，研究人员对“小红点”的光谱进行了研究，并于7月发现了一个奇特个例。这个被称为“悬崖（the Cliff）”的个例距地球约120亿光年。其光谱特征表明它是一个单一天体，而非由大量恒星组成的集群。

根据研究人员提出的新模型，“悬崖”似乎是超大质量黑洞极度吞噬物质的结果。由于这个黑洞过于“贪婪”，以至于它周围形成了一个致密炽热的球状气体茧，将其牢牢包裹了起来。这导致它看起来像一颗恒星。

研究人员认为，“黑洞星（black hole stars）”不但能够解释“小红点”，还能解释超大质量黑洞为何在早期宇宙中就已经存在。

超大质量黑洞的形成机制是一个谜。几乎所有大型星系的中心都有它们。但科学家并不确定它们是如何变得那么大的。一般认为，黑洞主要通过彼此间的合并链长大。形成一个质量几百万至几百亿倍于太阳的超大质量黑洞，至少需要几十亿年。韦布在距大爆炸还不足10亿年的早期宇宙中就发现了它们，让人百思不得其解。

假如“小红点”是“黑洞星”，那么它们可能就是超大质量黑洞形成的第一阶段。“悬崖”中心的黑洞，可能正在“爆发式”增长，快速变大。它们是超大质量黑洞的幼年期。

研究人员认为，这是根据当前已有的全部数据，能对“小红点”作出的最佳解释。

韦布太空望远镜发现了许多“小红点”。其中一些是“黑洞星”？NASA / ESA / CSA / STScI / Dale Kocevski

参考

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