禁忌的黑洞和古老的恒星隐藏在这些“小红点”中

詹姆斯·韦伯太空望远镜在早期宇宙中发现了“微小的红点”，这些红点代表着过度生长的超大质量黑洞和恒星，这些恒星对于婴儿宇宙来说是不可能古老的。

忘掉“小绿人”吧——正是婴儿宇宙中的“小红点”吸引了詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的注意。 

科学家表示，这些奇怪的红色天体隐藏着模型认为“太古老”而无法在早期宇宙时期存在的恒星，以及比银河系中心超大质量黑洞大数千倍的黑洞。科学家认为，这些物体一定是以早期宇宙特有的方式诞生的——这种方式在宇宙存在大约 10 亿年后似乎已经停止了。

这三个小红点是宇宙 6 亿至 8 亿岁时的样子。尽管宇宙大爆炸之后的时间似乎非常长，但宇宙已有 138 亿年的事实意味着这些物体存在时的年龄不超过当前年龄的 5%。

通过确认早期宇宙中这些点的存在，JWST 的这些发现可能会挑战我们对星系演化和位于星系中心的超大质量黑洞的了解。

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作为 RUBIES 调查的一部分，由宾夕法尼亚州立大学科学家领导的团队在使用 JWST 的近红外光谱仪 (NIRSpec) 仪器调查早期宇宙时看到了这些神秘的深红色宇宙奇异现象。

“这非常令人困惑，”宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学助理教授、团队成员乔尔·莱贾在一份声明中说。 “你可以让这个令人不舒服地适应我们当前的宇宙模型，但前提是我们在时间之初唤起一些奇异的、疯狂的快速形成。

“毫无疑问，这是我职业生涯中见过的最奇特、最有趣的一组物体。”

点后面是什么？

研究人员研究了来自小红点的不同波长的光的强度。这揭示了这些恒星已有数亿年历史的迹象——远比宇宙早期阶段恒星的预期年龄要大得多。

研究人员还在小红点区域内发现了超大质量黑洞的痕迹，其质量相当于数百万甚至数十亿个太阳。这些黑洞的质量是人马座 A* (Sgr A*) 的 100 到 1,000 倍，人马座 A* 是位于银河系中心的超大质量黑洞，距地球仅 26,000 光年。

在当前的宇宙演化、星系生长或超大质量黑洞形成模型下，这两项发现都是意料之外的。所有这些理论都表明星系和超大质量黑洞同步生长——但这种生长需要数十亿年。

“我们已经证实，这些物体似乎充满了古老的恒星——有数亿年的历史——在一个只有[6亿到8亿年]历史的宇宙中。值得注意的是，这些物体保持着古老恒星最早特征的记录。星光”，研究负责人、宾夕法尼亚州立大学博士后王冰杰在声明中说。 “在一个非常年轻的宇宙中发现古老的恒星是完全出乎意料的。宇宙学和星系形成的标准模型非常成功，但这些发光物体并不完全适合这些理论。”

该团队在 7 月份使用 JWST 时首次发现了这些小红点。当时，研究人员立即怀疑这些物体实际上是大约 135 亿年前存在的星系。

对这些天体光谱的深入研究证实这些星系生活在黎明时期，并且还揭示了“过度生长”的超大质量黑洞和不可思议的“古老”恒星为红点令人印象深刻的光输出提供了动力。

该团队还不确定小红点发出的光有多少来自这些光源。这意味着这些星系要么比银河系出乎意料地古老且质量更大，形成的时间比模型预测的要早得多，要么拥有正常质量但不知何故质量过大的黑洞——比银河系在形成过程中的类似星系质量大得多的空洞。宇宙的当前纪元。

王说：“区分落入黑洞的物质发出的光和这些微小而遥远天体中恒星发出的光是具有挑战性的。” “无法区分当前数据集中的差异，为解释这些有趣的物体留下了充足的空间。”

这不是普通的超大质量黑洞！

当然，所有黑洞都有被称为“事件视界”的光捕获边界，这意味着，无论它们为小红点贡献多少光，它都必须来自它们周围的物质，而不是来自内部。

黑洞的巨大引力影响会在这种材料中产生湍流条件，随着时间的推移，这些条件也会为黑洞提供能量，加热它并使其发出明亮的光芒。以这种方式由超大质量黑洞提供动力的区域被称为“类星体”，它们所在的星系区域被称为“活动星系核（AGN）”。

这些新发现的“红点”黑洞区域可能与其他类星体不同，甚至是 JWST 在早期宇宙中已经看到的类星体。例如，红点黑洞产生的紫外线似乎比预期多得多。尽管如此，这些超大质量黑洞最令人震惊的仍然是它们看起来有多大。

“通常情况下，超大质量黑洞与星系配对，”莱贾说。 “他们一起长大，一起经历所有主要的生活经历。但在这里，我们有一个完全形成的成年黑洞，生活在应该是婴儿星系的内部。 

“这确实没有意义，因为这些东西应该一起成长，或者至少我们是这么认为的。”

红点星系本身也令人惊讶。尽管它们拥有几乎同样多的恒星，但它们似乎比其他星系小得多。这意味着红点星系似乎由 100 亿到 1 万亿颗恒星组成，这些恒星挤在一个直径数百光年、体积比银河系小 1000 倍的星系中。

考虑到这一点，如果银河系缩小到这些红点星系之一的大小，那么距离太阳最近的恒星（比邻星，距离 4.2 光年）将位于太阳系内。 此外，地球与银河系超大质量黑洞 Sgr A* 之间的距离将从 26,000 光年缩短至仅 26 光年。那将看到它及其周围环境出现在地球上空的夜空中。

莱贾说：“这些早期星系中的恒星非常密集，这些恒星一定是以我们从未见过的方式、在我们从未预料到的条件下、在我们从未预料到会看到它们的时期形成的。” “无论出于何种原因，宇宙在短短几十亿年之后就停止了制造这样的物体。它们是早期宇宙所独有的。”

研究小组打算进一步观察这些令人困惑的小红点，以更好地了解这些点的奥秘。这将包括通过将 JWST 长时间对准红色物体来获得更深的光谱，以获得与各种元素相关的光的发射光谱。这可能有助于揭示星系中古代恒星和超大质量黑洞的贡献。

“我们还有另一种方法可以取得突破，那就是[拥有]正确的想法，”莱贾总结道。 “我们拥有所有这些拼图，只有当我们忽略其中一些拼图已经破裂的事实时，它们才适合。这个问题可以通过天才的一击解决，但迄今为止我们、我们所有的合作者和整个科学界都未能解决这个问题。 。

“老实说，有这么多谜团有待解开，真是令人兴奋。”

该团队的研究成果于 6 月 26 日发表在《天体物理学杂志快报》杂志上。

最初发布于Space.com。