摘要：天体物理学家通过分析詹姆斯·韦伯太空望远镜的最新观测数据，发现了四个可能的"暗恒星"候选天体，其中一个显示出被研究人员称为"确凿证据"的光谱特征。这一发现如果得到证实，将为理解早期宇宙演化和暗物质本质提供革命性洞察，同时可能解释韦伯望远镜观测到的一些令人困惑的

信息来源：https://www.livescience.com/space/cosmology/james-webb-telescope-may-have-spotted-controversial-dark-stars-in-the-far-universe

天体物理学家通过分析詹姆斯·韦伯太空望远镜的最新观测数据，发现了四个可能的"暗恒星"候选天体，其中一个显示出被研究人员称为"确凿证据"的光谱特征。这一发现如果得到证实，将为理解早期宇宙演化和暗物质本质提供革命性洞察，同时可能解释韦伯望远镜观测到的一些令人困惑的宇宙现象。

发表在《美国科学院院刊》上的研究显示，这些候选天体位于红移值10以上的区域，对应于宇宙年龄仅5亿年时的状态。研究团队通过韦伯望远镜高级深层河外巡天项目收集的近红外光谱数据，识别出编号为JADES-GS-z11-0、JADES-GS-z13-0、JADES-GS-z14-0和JADES-GS-z14-1的四个天体。其中JADES-GS-z14-0是迄今为止韦伯望远镜观测到的第二遥远天体，其光谱显示出单电离氦在1640埃波长处的吸收特征。

暗恒星理论由德克萨斯大学奥斯汀分校物理学教授凯瑟琳·弗里斯于2007年首次提出。根据这一假说，暗恒星是宇宙中第一代恒星的一种特殊类型，它们不依赖核聚变反应产生能量，而是通过暗物质粒子的湮灭过程维持光亮。这些天体被认为具有极端的物理参数：质量可达太阳的百万倍，光度超过太阳十亿倍，远超传统恒星的理论极限。

观测证据与理论预期的契合

JWST 可以测量来自早期宇宙的光的波长（图片来源：NASA / dima_zel）

韦伯望远镜的观测结果与暗恒星理论预期高度吻合。研究团队设定的筛选标准包括红移值不低于10、光谱中仅包含氢和氦元素、以及信号来源于单一天体等。这些条件确保了候选天体符合第三族恒星的基本特征，即宇宙早期仅由原初轻元素构成的第一代恒星。

特别值得关注的是JADES-GS-z14-0天体显示的氦吸收线特征。弗里斯教授指出，这一波长1640埃的吸收特征在已知的高红移天体中极其罕见，为暗恒星的存在提供了有力证据。传统的核聚变驱动恒星难以在如此早期的宇宙环境中产生这种特定的光谱信号，这使得暗物质湮灭机制成为更合理的解释。

然而，观测数据也呈现出令人困惑的矛盾现象。智利阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列对JADES-GS-z14-0的独立观测显示，该天体存在氧元素发射线。由于氧是重于氦的元素，只能通过核聚变过程产生，这一发现与纯粹的暗恒星理论存在冲突。研究团队正在进行计算机模拟，试图确定暗恒星在保持基本特征的同时能够容忍的氧含量上限。

宇宙学意义与争议焦点

暗恒星的发现将对现代宇宙学产生深远影响。韦伯望远镜观测到的早期宇宙中存在质量惊人的超大质量黑洞，其形成速度超出了标准宇宙学模型的预期。如果暗恒星确实存在，它们坍缩形成的黑洞可能为这些宇宙怪兽的快速增长提供了初始种子。

此外，暗恒星的确认将首次提供暗物质直接参与天体形成的观测证据。暗物质占宇宙总质量的85%，但其本质仍然是物理学最大谜题之一。通过研究暗恒星的性质和演化过程，科学家有望揭示暗物质粒子的基本特性，包括质量、相互作用截面和湮灭机制等关键参数。

然而，暗恒星理论在天体物理学界仍存在重大争议。英国朴茨茅斯大学宇宙学家丹尼尔·惠伦指出，第三族恒星研究领域的大多数专家并不认为暗物质燃烧恒星能够真正形成。他还批评当前研究未能有效区分暗恒星与超大质量原初恒星，后者同样具有极大质量和光度，但完全由核聚变驱动。

研究团队承认这一挑战的存在。纽约科尔盖特大学物理学家、研究共同作者科斯明·伊利耶表示，由于超大质量原初恒星的寿命比暗恒星短得多，如果能够发现大量符合特征的候选天体，统计学上更可能是暗恒星。这意味着需要更多观测数据来解决这一根本性争议。

弗里斯教授透露，研究团队正在开发自动化算法，以便在韦伯望远镜的海量数据中系统搜索暗恒星候选者。随着观测技术的不断改进和数据积累的增加，暗恒星的存在与否有望在未来几年内得到明确答案，这将是人类理解宇宙演化和暗物质本质的重要里程碑。

来源：人工智能学家