詹姆斯·韦伯太空望远镜可能发现了一类全新的宇宙天体：黑洞恒星

天文学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了一个被称为"峭壁"的极端版"小红点"。其光线表明，它可能是一类前所未见、名为"黑洞恒星"的天体。

天文学家新发现了一个天体，可能有助于揭示2022年首次被詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到的神秘"小红点"之谜。研究人员表示，这个名为"峭壁"的新天体表明，小红点代表了一类全新的宇宙天体，即"黑洞恒星"。这种新假想的天体本质上是一个吞噬物质极为迅速的黑洞，其周围浓厚的气体外壳被点亮，从而像恒星一样发光。

此前，天文学家对这些微小红点曾提出过其他解释。最初它们被认为是早期宇宙中的大质量星系，后来又被认为与活跃吸积的超大质量黑洞有关。然而，所有这些理论都仍在发展之中，因此尚不清楚这些红点究竟是特殊天体，还是星系或黑洞成长的某个阶段。这些小红点最初被发现时，曾被称为"宇宙规则破坏者"，因为它们似乎过于古老，不应存在于宇宙诞生后的最初几十亿年内。因此，天文学家超越已知天体的标准类型，试图寻找解释。

他们提出了两种模型。"一种可能是，小红点是恒星形成活动极其剧烈的大质量致密星系，导致其核心恒星密度极高，"哈佛-史密松天体物理中心的天体物理学家法比奥·帕库奇表示，他未参与这项新研究。这种情形下，小红点是微小但致密、恒星丰富且涉及前所未见的特殊过程的星系。"另一种可能是，它们中心存在大质量黑洞，这些黑洞的质量通常相比其所在星系的恒星总质量显得'过大'，"他在邮件中解释道。两种情况下，天体的红色都源于其周围的大量尘埃。

第二种解释意味着小红点是由其中心大质量黑洞提供能量的星系，类似活动星系核。这些由黑洞供能的星系与早期宇宙中发现的另一种活动星系核 —— 类星体截然不同。类星体由大型超大质量黑洞驱动，极其明亮，且因未被尘埃遮挡而易于探测。这两类天体群体之间的联系尚不明确。"两种解释都挑战了我们目前对早期星系演化的认知极限，"帕库奇说。

"峭壁"悬念

在9月10日发表于《天文学与天体物理学》杂志的新研究中，由马克斯·普朗克天文研究所的安娜·德格拉夫领导的天文学家团队，研究了一个存在于宇宙大爆炸后18亿年的特殊小红点。这个小红点的光线经过近120亿年才抵达地球，是在詹姆斯·韦伯望远镜"红外观测未知河外亮源巡天"项目中发现的众多小红点之一。

研究人员在该天体的光谱中注意到了一个非常陡峭的亮度跃变，称为巴尔默跳变。虽然这种亮度跃变在不同天体的光谱中很常见，但研究人员发现，该天体光谱中呈现的陡峭程度无法用大质量星系或典型活动星系核来解释。他们认为这是小红点的一种极端版本，并因其光谱中的陡峭跃变而称之为"峭壁"。

这种异常强烈的特征让天文学家怀疑他们是否看到了全新的东西。德格拉夫解释说，该天体的亮度表明其能量来源极高，而巴尔默跳变源于特定温度下的稠密氢气。这两条线索引出了"黑洞恒星"的假说。"黑洞恒星指的是被稠密气体包围、正在吸积物质的大质量黑洞，"德格拉夫解释道。当黑洞吸积周围物质时，会发出大量光，从而加热气体使其发光，看起来像恒星。"关键区别当然在于，正常恒星由核聚变供能，而这里并未发生核聚变，"德格拉夫说。可以将黑洞恒星想象成一个包裹在超厚"毯子"内的炽热天体。

"'黑洞恒星'假说无疑很有趣，"帕库奇表示，"这项研究的意义在于，它试图将小红点未获解释的观测特征与此类理论构想联系起来。"帕库奇指出，其他小红点可能具有与"峭壁"相似的特征，只是受观测限制未被探测到。但他也强调，黑洞恒星假说仍处于起步阶段，需要更多观测来检验其可靠性，并通过对这些天体的长期监测来区分不同场景。"我们还不清楚它们如何演化成我们今天看到的黑洞群体，"德格拉夫指出，"由于小红点的数量随宇宙时间推移而减少，这必然是一个短暂的阶段。"接下来，研究团队将利用詹姆斯·韦伯望远镜研究更亮的小红点，以了解黑洞恒星的详细结构。

如果小红点确实是黑洞恒星，或许能解开另一个谜题：倘若黑洞恒星能以极快速度增长，就能解释宇宙极早期超大质量黑洞的出现之谜。小红点的真实本质仍是一个谜。如果能在宇宙中发现更多这类被包裹的黑洞，研究人员就能查明小红点究竟是特殊的黑洞恒星，是大质量黑洞成长的某个阶段，还是仅仅是星系演化的一个时期。

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