韦伯望远镜观测到“黑洞星”?早期宇宙快速生长黑洞模型提供新解

韦伯望远镜观测到“小红点”,或为早期宇宙快速生长的黑洞。日本超级计算机模拟显示,强辐射抑制恒星形成,促使气体坍缩成超大质量种子,其特性与观测高度吻合。

韦伯望远镜观测到“黑洞星”?早期宇宙快速生长黑洞模型提供新解

据 Quanta Magazine 报道,詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)在几乎每一张图像中都捕捉到了被称为“小红点”(Little Red Dots, LRDs)的天体。近期,两组天文学家提出了一种大胆的解释:这些天体可能是一种新型天文对象——“黑洞星”。这类天体亮度相当于数十亿个太阳,且核心隐藏着一个黑洞。

然而,这一观点在天文学界引发了激烈争论。Quanta 指出,“并非所有人都认同这种解读。”

模拟显示小黑洞生长快数十倍

光谱特征与“黑洞星”假说

两项针对遥远天体的韦伯望远镜调查对“小红点”进行了长达数小时的持续观测,精确记录了每个光点发出的光线颜色及其亮度。研究团队在光谱中发现了一个关键特征:氢的颜色被涂抹在多个色调上。通常情况下,这种现象意味着观测者正对着一个裸露的黑洞。黑洞以极快的速度搅动周围的氢云,不同速度的气体云会发出略微不同的颜色。

2025 年春季,论文作者 De Graaff 和 Naidu 的团队展示了两个最为奇特的光点。新的“小红点”亮度远超普通恒星,无法直接归类为恒星;但其外观也不完全符合传统黑洞的特征,因为黑洞通常具有由不同温度组成的环状结构集合。

Naidu 和 De Graaff 据此得出结论,他们看到的可能是首批结合了黑洞活力与恒星外观的对象:“黑洞星”。在这种模型中,黑洞吸引周围气体,剧烈加热并将光和能量向外推,从而防止外层氢向内坍缩。黑洞由此成为恒星的“引擎”,类似于我们太阳依靠核聚变供能的核心。

“我们正在看到种子,”Naidu 表示,“这可能是宇宙中每一个超大质量黑洞诞生的时刻。”

超级计算机模拟揭示另一种可能

尽管“黑洞星”假说引人注目,但本周发布的一项基于日本 ATERUI III 超级计算机的模拟研究提供了另一种解释,且无需引入任何奇异的假设。Phys.org 报道称,该研究执行了迄今最详细的早期宇宙条件宇宙学模拟。

模拟结果显示,“小红点”实际上是正在以前所未有的速率生长的黑洞,这种生长速率在当今宇宙条件下是不可能实现的。在早期宇宙中,邻近星系发出的强烈远紫外(FUV)辐射抑制了气体云中的恒星形成过程。因此,气体没有形成许多小恒星,而是形成了一个单一的超大质量恒星,随后坍缩成黑洞种子。

一旦形成,这些黑洞种子会被致密的气体盘包围。这种环境能够捕获辐射,使得黑洞的生长速度比现代宇宙中的同类天体快数十倍。模拟中这些快速生长黑洞的特性,与詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到的“小红点”高度吻合。

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