摘要：黑洞恒星的透视图（不用于测量）。在宇宙萌芽初期发现的神秘微小光点，可能是巨型的炽热球状气体。它们如此高密度，看上去就像是典型的核聚变供能恒星的大气一样。然而，它们依靠的并非是核聚变供能，而是它们中心的超大质量黑洞供能。这些黑洞，会快速吞噬物质，将物质转换成能量

早期宇宙中的神秘“红点”或者就是“黑洞恒星”的大气。

黑洞恒星的透视图（不用于测量）。在宇宙萌芽初期发现的神秘微小光点，可能是巨型的炽热球状气体。它们如此高密度，看上去就像是典型的核聚变供能恒星的大气一样。然而，它们依靠的并非是核聚变供能，而是它们中心的超大质量黑洞供能。这些黑洞，会快速吞噬物质，将物质转换成能量，并且释放出光。

美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到了一些微小的红色天体，这些天体为科学家提供了关于宇宙星系起源的新视角，并可能代表了一种全新的天体：一个吞噬大量物质并吐出光的黑洞。

2022年，一个包括宾夕法尼亚州立大学研究人员在内的国际科学家团队利用韦伯望远镜发布的首批数据集，发现了神秘的"小红点"。研究人员认为，这些天体可能是像我们目前的银河系一样成熟的星系，在大爆炸后仅5亿至7亿年时就已经存在，而银河系大约有136亿年的历史。

研究团队非正式地称这些天体为"宇宙破坏者"。最初,它们被认为是比任何人预期的都要古老得多的星系,存在于宇宙的婴儿期,这对科学家先前对星系形成的理解提出了质疑。

现在,在《天文学与天体物理学》杂志上发表的一篇论文中,包括宾夕法尼亚州立大学研究人员在内的国际天文学家和物理学家团队提出,这些光点可能不是星系,而是一种全新类型的天体:黑洞恒星。

他们表示，分析表明这些微小的光点可能是由高密度高温气体构成的巨型球体，其密度之高使其看起来像典型的核聚变恒星大气层；但它们的能量并非来自核聚变，而是源自中心迅速吞噬物质的超大质量黑洞——这些黑洞将物质转化为能量并释放出光芒。

"基本上，我们观察了足够多的红点，直到发现其中一个红点的大气层异常浓厚，无法用星系中典型恒星来解释，"宾夕法尼亚大学天体物理学副教授、论文合著者乔尔·莱贾表示。

"这个发现非常精妙——我们原以为这是个布满许多独立冷恒星的小型星系，但实际上它本质上是一颗巨大的低温恒星。"

莱亚解释说，低温恒星由于温度远低于普通恒星，因此发出的光芒极其微弱。宇宙中大多数恒星都是质量较小、温度较低的恒星，但它们通常更难被观测到，因为其光芒会被更为罕见的高光度大质量恒星所掩盖。

天文学家通过恒星发出的光芒来识别低温恒星，这些光芒主要属于红色可见光或近红外光谱——这些波长的光已超出人眼可视范围。

研究人员表示，尽管超大质量黑洞周围的气体通常温度极高，可达数百万摄氏度，但这些"红点"黑洞发出的光波长显示，它们被极冷的气体所主导，类似于低质量冷恒星的大气层。

韦伯太空望远镜是太空中功能最强大的望远镜，旨在通过红外传感仪器观测宇宙的起源，这些仪器能够探测到最古老的恒星和星系发出的光。莱贾解释说，基本上，该望远镜使科学家能够回溯大约135亿年前的时间，接近我们所知的宇宙诞生之初。

从望远镜开始运行的那一刻起，世界各地的研究人员就开始发现"小红点"，这些天体看起来远比星系模型预测的要大得多。

起初,Leja和他的同事认为这些天体是成熟星系,这类星系内部的恒星会随着时间推移逐渐变红。但这些天体的亮度高得无法解释——要想达到这种亮度,星系中的恒星必须以不可能的超高密度排列。

"这类星系的夜空会明亮得令人目眩,"论文合著者、现为普林斯顿大学美国宇航局哈勃研究员的王冰洁表示。她在宾夕法尼亚州立大学进行博士后研究期间参与了这项研究。

"若这一解读成立，就意味着这些恒星的形成过程极为特殊，是前所未见的宇宙奇观。"

为破解谜团，研究团队需要获取光谱数据——这种能揭示天体在不同波长下发光特性的关键信息。2024年1月至12月期间，天文学家利用韦伯望远镜进行了近60小时的专项观测，最终从4500个遥远星系中采集到光谱数据。这是该望远镜迄今获取的最大规模光谱数据集之一。

2024年7月，研究团队观测到一个光谱显示具有超大质量的天体，成为宇宙早期超大质量天体中最极端的案例。天文学家将其昵称为"悬崖"，并将其视为研究那些"小红点"本质的最佳实验样本。

马克斯·普朗克天文研究所的研究员、该论文的通讯作者安娜·德·格拉夫在该研究所的新闻稿中表示："'悬崖'的极端特性迫使我们重新开始构建全新的理论模型。"

这个天体距离地球非常遥远，其发出的光线大约需要119亿年才能抵达地球。光谱分析显示它实际上是一个超大质量黑洞，它吞噬周围物质的速度极快，以至于自身被包裹在一个炽热的氢气球体中。利亚及其同事观测到的光线并非来自密集的星团，而是源自这个巨型天体。

利亚解释道，黑洞存在于大多数星系的中心。有些黑洞的质量可达太阳的数百万甚至数十亿倍，它们以极强的引力吞噬附近物质，这些物质在转化过程中释放能量并发出光芒。

"没有人真正知道星系中心的这些巨大黑洞为何存在或来自何处,"与宾夕法尼亚州立大学计算与数据科学研究所也有隶属关系的莱贾说。

"这些黑洞恒星可能是我们今天在星系中看到的黑洞形成的第一个阶段——超级黑洞的幼年阶段。"

他补充说，詹姆斯·韦伯太空望远镜已经发现了早期宇宙中存在高质量黑洞的迹象。这些本质上如同涡轮增压质量积累器的新型黑洞恒星，或许能帮助解释宇宙的早期演化现象，并有望成为对现有模型的重要补充。莱贾表示研究团队计划通过检测早期黑洞恒星的气体密度和强度来验证这一假说，这将成为他们下一步的研究方向。

当然，这些神秘的"小红点"在时间和空间上都距离我们极其遥远——其微小尺寸更使得清晰观测变得尤为困难。

"这是我们目前最合理的设想，也是首个能吻合几乎所有数据的理论，现在需要做的是进一步充实细节，"莱贾表示。

"理论存在偏差很正常。宇宙的奇妙远超人类想象，我们只能循着线索探索。前方必然还有更多惊人发现等待着我们。"

BY：phys-Adrienne Berard,

FY：Astronomical volunteer team

如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除

转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处

来源：天文在线