當前位置: 華文世界 > 科學

宇宙深處的隱秘奇觀:隱藏在‘微紅星辰’中的禁忌黑洞與遠古恒星

2024-07-03科學

忘掉「小綠人」的故事吧,是「小紅點」在宇宙的嬰兒期吸引了占士·韋伯太空望遠鏡的目光。

科學家們說,這些奇怪的紅色斑點中隱藏著一些恒星,這些恒星根據模型推測,它們「太老了」,不可能在宇宙早期存在。還有那些質素達到銀河系中心超大質素黑洞數千倍的黑洞。科學家們相信,這些天體一定是以一種早期宇宙獨有的方式誕生的——這種方式在宇宙存在大約十億年後似乎就停止了。

這三個小紅點是在宇宙年齡在6億到8億年時的樣子。雖然這在大爆炸之後看起來是一段很長的時間,但宇宙現在是138億歲,這意味著當這些天體存在時,它還不到當前年齡的5%。

透過確認這些小紅點在早期宇宙中的存在,JWST的發現可能挑戰我們對星系演化以及位於它們核心的超大質素黑洞的認知。

由賓夕法尼亞州立大學的科學家們領導的團隊,在利用JWST的近紅外光譜儀作為紅寶石調查的一部份研究早期宇宙時,發現了這些神秘的深紅色宇宙奇觀。

「這非常令人困惑,」團隊成員、賓夕法尼亞州立大學的天文學和天體物理學助理教授Joel Leja說。「你可以讓我們當前的宇宙模型非常不舒服地適應它,但只有當我們考慮到時間開始時一些外來的、極其迅速的形成方式。」

「這無疑是我職業生涯中見過的最奇特和最有趣的一組天體。」

研究人員研究了來自小紅點的不同波長的光的強度,這揭示了這些恒星有數億年的歷史——遠遠超出了對宇宙早期階段恒星的預期。

研究人員還觀察到小紅點區域內有超大質素黑洞的跡象,其質素相當於數百萬甚至數十億個太陽。這些黑洞的質素是銀河系中心的超大質素黑洞Sgr A*的100到1000倍。

這兩個發現都不符合當前的宇宙演化、星系增長或超大質素黑洞形成模型。所有這些理論都表明,星系和超大質素黑洞是同步增長的——但這種增長需要數十億年。

「我們已經確認,這些天體似乎充滿了古老的恒星——數億年的歷史——在一個只有6億到8億年的宇宙中。值得註意的是,這些天體保持著最古老星光最早的記錄,」研究負責人、賓夕法尼亞州立大學的博士後學者Bingjie Wang說。「在一個非常年輕的宇宙中發現老恒星是完全出乎意料的。標準的宇宙學和星系形成模型一直非常成功,然而這些明亮的天體並不太適合舒適地融入那些理論。」

這個團隊打算用更多的觀測來跟進它的發現,以更好地理解這些令人困惑的小紅點的謎團。這將包括透過將JWST指向紅色天體更長時間來獲得更深的光譜,以獲得與各種元素相關的光的發射光譜。這可能有助於揭示星系中古老恒星和超大質素黑洞的貢獻。

「我們有可能透過另一種方式取得突破,那就是擁有正確的思路,」Leja總結道。「我們有所有這些拼圖塊,只有當我們忽視其中一些正在破裂的事即時,它們才合適。這個問題對於我們所有人、我們的合作者和整個科學界都難以解決的天才的靈光一現是開放的。」

「老實說,有這麽多的謎團等待我們去解開,這真是令人興奮。」

該團隊的研究於6月26日發表在【天體物理學雜誌通訊】上。