天文学家发现了“黑洞星”的存在
天文学家发现了一颗“黑洞星”，这是早期宇宙中极其明亮的红斑，似乎是一种新型天体。它看起来像一颗巨大的恒星，但其能量产生更接近黑洞可能产生的能量。 图片来源：何塞-路易斯·奥利瓦雷斯 / 麻省理工学院
（神秘的地球uux.cn）据《大众科学》（安德鲁·保罗）：这些奇异明亮的红点几乎出现在詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）拍摄的每一幅图像中。然而，他们在宇宙中出现的频率并未让天文学家更容易理解它们。但经过四年的分析，研究人员现在相信他们明白了为何识别这些神秘对象如此困难：它们是一个全新的天体物理来源。
麻省理工学院天体物理学家罗翰·奈杜在一份声明中说：“我们对该天体的图像正在迅速演变。”
什么是黑洞星？
认识黑洞星。正如今天发表在《自然》杂志上的一项研究所暗示的，这些此前未被观测到的天体是时空坍缩和恒星力的综合体。想象（如果可以的话）一个巨大的、密集的气体云，由中心黑洞驱动，而不是通常在恒星中看到的核聚变。现在，把你想象的大小放大到难以想象的规模：黑洞本身的质量大约是太阳的10万倍，而它那颗恒星般的气体包层则和太阳系一样大。
“它很大，”奈杜总结道。
这一潜在的革命性发现并非有意为之。最初，奈杜和同事们希望通过他们称之为“幻影或奇迹”（MoM）巡天的项目，识别宇宙中最远、最古老的星系。JWST非常适合此类探险，因其灵敏度使它能够窥视数亿年前的宇宙过去，比以往任何望远镜都更深。即使在如此年轻的年龄，宇宙也在产生极其明亮的星系——但其中一些潜在星系并非表面看起来的那样。这也是该调查名称的由来。
奈杜说：“我们发现，看起来像是极其明亮的早期星系，也就是'奇迹'，在某些情况下实际上可能是'海市蜃楼'。”
奇迹，不是海市蜃楼
在查看JWST影像寻找MoM嫌疑人时，团队标记了一个莫名其妙的亮红点。在天文学中，极红的天体通常表示大量尘埃，这会掩盖其真实本质。麻省理工学院卡夫利天体物理与空间研究所（MKI）所长兼研究合著者罗伯特·辛科将这一现象比作加拿大最近引发的野火烟雾，使东北部天空变得通红。
“当你透过尘埃观察天体时，天体也可能看起来比其本色更红，”辛科说。
然而，仔细观察后，发现他们最初的猜测并不一致。它的光几乎没有金属或元素特征，除了氦和氢。虽然该点的光在高波长下非常明亮，但在某个阈值以下它完全消失。这被称为巴尔默断裂，通常表明古老恒星大气中有密集、吸收光子的气体旋转。夜空中最亮的恒星之一织女星就是这样一个例子。但这个小红点让织女星相形见绌。
奈杜解释道：“我们在该天体中观测到的裂缝是我们观测到的任何天体中最深的裂缝，排除了'普通'恒星作为源头的可能性。”“它在很多方面都非常独特。”
比恒星亮1000亿倍
天文学家对他们的观测感到困惑，于是进行了各种模拟，以探究红点色调所需的天体物理属性。这些模型最终揭示，在某些情况下，宇宙天体仅能产生无尘埃的红光。
“令我们惊讶的是，如果你有一个极其致密的氢屏蔽层，你就能做到，”Simcoe补充道。“它密度如此之高，看起来更像是一颗巨大恒星的表面，而非一团轻盈的星际星云。”
但即使我们假设某个极其强大却被浓密氢包围的能量源导致了红点的巴尔默断裂，但这仍然无法解决亮度是恒星1000亿倍的现象。如此明亮的天体并非由核聚变驱动，这排除了传统的恒星天体。但还有另一个实体确实产生了这些能量水平。
在将黑洞纳入模拟后，天文学家将结果与JWST的观测进行比较。只有在那时，他们才得出一个可能产生红点亮度的情景：他们的黑洞星。
“纯黑洞光”
研究人员将他们的发现命名为MoM-BH*-1，这个名字指的是发现它的巡天、新的分类，以及很可能是更多黑洞星中的第一颗。JWST模型中潜伏的许多红点很快可能被新的天体物理模型解释，尽管迄今为止探测到的没有一个亮度达到MoM-BH*-1。
奈杜说：“MoM-BH*-1的特别之处在于，黑洞星基本上完全盖过了周围的宿主星系，因此我们看到的是纯粹的黑洞星光。”
这一开创性的发现和宇宙目录中的最新成员离不开JWST，其最小的发现却产生了巨大的影响。即使是像一亿年前的红点这么微小的东西。
奈杜回忆道：“这让我们开始怀疑，我们是否正在看到一种全新的'恒星大气'，而且规模非常壮观。”
